PCI设备驱动程序设计与应用

摘要

目前，信息化潮流席卷全球，用于实现信息化的平台主要有个人计算机系统和嵌入式系统。无论是个人计算机系统的x86处理器体系还是嵌入式系统的ARM处理器体系，都会提供PCI总线实现与外部设备的连接，PCI总线是当前应用最为广泛、最为通用的总线标准。与上述两种处理器体系相应的有两种主流操作系统，分别是在桌面PC占主导地位的Windows操作系统和在嵌入式领域里应用越来越广泛的Linux操作系统。这两种操作系统为保证其稳定性、安全性和健壮性，应用程序需要通过设备驱动程序来访问系统的外部设备等资源。设备驱动程序提供方法给应用程序与外部设备通讯，在一个系统中占据及其重要的地位。PCI设备驱动程序在这两种操作系统下有着广泛的应用，并具有很强的实用性和通用性。
　　 本文以血液分析仪和多DSP消息基VXI模件设计项目为背景，首先研究了PCI总线及其配置技术，接着介绍驱动程序设计的基础，然后详细阐述了Windows和Linux环境下PCI驱动程序的设计，实现了Windows XP系统和Linux 2.4内核下PCI设备的驱动程序，最后比较了Windows和Linux这两种操作系统的设备驱动体系。在设计驱动程序时，采用了Facade设计模式，把驱动程序按照上层应用程序的需求封装为动态链接库，使得驱动层、应用层编码相对独立，符合高内聚低耦合的软件工程原则。未来对硬件平台升级，只需修改设备驱动程序层，无需对整个系统重新编译。同理，需要升级上层应用程序则只需修改动态链接库层。
　　 本文详述了开发PCI设备驱动程序所需要掌握的关键技术和平台相关的系统机制，为设备驱动程序的设计提供了借鉴，可以提高类似项目的开发效率。