VxWorks 操作系统下CPCI总线RS422通信模块的驱动器及驱动方法

摘要

VxWorks操作系统下CPCI总线RS422通信模块的驱动器及驱动方法，涉及CPCI总线RS422通信的驱动技术领域。它是解决了现有VxWorks操作系统下CPCI总线RS422通信驱动的实现需要首先抽象出设备的数据结构，再完成设备的创建及设备驱动的安装，过程复杂导致的问题。其装置包括：用于初始化RS422通信模块的系统资源分配装置；用于提供功能函数接口的函数接口装置；用于面向用户应用程序封装，驱动函数接口的驱动装置。其方法包括：用于初始化RS422通信模块的系统资源分配步骤；用于提供功能函数接口的步骤；用于面向用户应用程序封装，驱动函数接口的驱动步骤。本发明适用于驱动RS422通信模块。

说明书

技术领域

本发明涉及CPCI总线RS422通信的驱动技术领域。

背景技术

VxWorks操作系统下CPCI总线RS-422通信功能模块作为自动测试系统中重要的测 试模块，已经广泛的应用在各个领域中。传统的VxWorks操作系统下基于CPCI总线的 RS-422通信模块驱动程序开发，根据需要，实现相应的功能函数接口，并封装成标准的 I/O接口（七个标准的I/O接口，例如open()，close()，read()等），注册到系统驱动列表 中，挂接在I/O子系统下。在这个过程中，驱动开发人员需要抽象出设备的数据结构，完 成设备的创建及设备驱动程序的安装，这个过程比较复杂，给驱动开发人员带来很多不便。

发明内容

本发明是为了解决现有VxWorks操作系统下CPCI总线RS422通信驱动的实现需要 首先抽象出设备的数据结构，再完成设备的创建及设备驱动的安装，过程复杂导致的问题， 提供了一种VxWorks操作系统下CPCI总线RS422通信模块的驱动器及驱动方法。

一种VxWorks操作系统下CPCI总线RS422通信模块的驱动器，它包括：

用于初始化RS422通信模块的系统资源分配装置；

用于提供功能函数接口的函数接口装置；

用于面向用户应用程序封装，驱动函数接口的驱动装置。

所述系统资源分配装置包括：

用于获得基于CPCI总线的RS422通信模块的各个设备信息的装置；该装置包括：

根据RS422通信模块的各个设备的Vendor ID和Device ID，利用函数pciFindDevice() 对RS422通信模块的各个设备进行对应的初始化函数装置，

根据RS422通信模块的各个设备Vendor ID、Device ID和顺序号扫描总线，找出RS422 通信模块的各个设备所在的总线号BUS No.、设备号Device No.和功能号Func No.，再根 据总线号BUS No.、设备号Device No.和功能号Func No.调用pciConfigInLong()函数及 pciConfigInByte()函数的装置，

确定各个设备的寄存器基地址以及中断号，再将寄存器基地址与I/O屏蔽位相与，获 得最终的RS422通信模块板上内部寄存器基地址的装置；

用于对RS422通信模块的各个设备进行内存映射的装置；该装置包含：

使用MMU来分配PCI设备的内存空间的装置，

调用函数sysMmuMapAdd()将内存空间配置到MMU的装置；

用于对RS422通信模块的各个设备中断链接的装置；该装置包括：

在VxWorks系统下使用pciIntConnect()函数将各个设备指定的中断向量与指定的C 程序函数连接起来，并将pciIntConnect()函数的地址存储在该指定的中断向量中的装置，

当中断发生时，调用指定的C程序函数，中断服务的装置。

所述函数接口装置包括：

提供初始化RS422通信模块板STATUS ComInit函数接口，并对该函数接口加载驱 动程序，初始化指定板号的通信板的装置；

提供打开RS422通信模块板STATUS ComOpen函数接口，通过该函数接口打开指 定板号的通信板的某一指定通道，并进行通道的参数设置的装置；

提供关闭RS422通信模块板STATUS ComClose函数接口，通过该函数接口关闭指 定板号的通信板，卸载通信板驱动程序，不能对RS422通信模块板进行除打开以外的操 作的装置；

提供发送数据STATUS ComSendData函数接口，通过该函数接口对RS422通信模 块板指定的一路通道写入待发送的数据的装置；

提供接收等待STATUS ComRecvWait函数接口，通过该函数接口对RS422通信模 块板的板号进行指定，并等待指定的一路通道接收缓存内的数据就绪的装置；

提供接收数据int ComRecvData函数接口，通过该函数接口对RS422通信模块板的 板号进行指定，并读取指定的一路通道接收缓存内的数据的装置；

提供通信板自检STATUS ComTest函数接口，通过该函数接口对指定板号的RS422 通信模块板进行自检的装置；

提供实时监测STATUS ComRTWatch函数接口，通过该函数接口对指定板号的 RS422通信模块板进行在位实时监测的装置。

一种VxWorks操作系统下CPCI总线RS422通信模块的驱动方法，它包括：

用于初始化RS422通信模块的系统资源分配步骤；

用于提供功能函数接口的步骤；

用于面向用户应用程序封装，驱动函数接口的驱动步骤。

所述系统资源分配步骤包括：

用于获得基于CPCI总线的RS422通信模块的各个设备信息的步骤；该步骤包含：

根据RS422通信模块的各个设备的Vendor ID和Device ID，利用函数pciFindDevice() 对RS422通信模块的各个设备进行对应的初始化函数步骤，

根据RS422通信模块的各个设备Vendor ID、Device ID和顺序号扫描总线，找出RS422 通信模块的各个设备所在的总线号BUS No.、设备号Device No.和功能号Func No.，再根 据总线号BUS No.、设备号Device No.和功能号Func No.调用pciConfigInLong()函数及 pciConfigInByte()函数的步骤，

确定各个设备的寄存器基地址以及中断号，再将寄存器基地址与I/O屏蔽位相与，获 得最终的RS422通信模块板上内部寄存器基地址的步骤；

用于对RS422通信模块的各个设备进行内存映射的步骤；该步骤包含：

使用MMU来分配PCI设备的内存空间的步骤，

调用函数sysMmuMapAdd()将内存空间配置到MMU的步骤；

用于对RS422通信模块的各个设备中断链接的步骤；该步骤包含：

在VxWorks系统下使用pciIntConnect()函数将各个设备指定的中断向量与指定的C 程序函数连接起来，并将pciIntConnect()函数的地址存储在该指定的中断向量中的步骤，

当中断发生时，调用指定的C程序函数，中断服务的步骤。

所述用于提供功能函数接口的步骤包括：

提供打开初始化RS422通信模块板STATUS ComInit函数接口，并对该函数接口加 载驱动程序，初始化指定板号的通信板的步骤；

提供打开RS422通信模块板STATUS ComOpen函数接口，通过该函数接口打开指 定板号的通信板的某一指定通道，并进行通道的参数设置的步骤；

提供关闭RS422通信模块板STATUS ComClose函数接口，通过该函数接口关闭指 定板号的通信板，卸载通信板驱动程序，不能对RS422通信模块板进行除打开以外的操 作的步骤；

提供发送数据STATUS ComSendData函数接口，通过该函数接口对RS422通信模 块板指定的一路通道写入待发送的数据的步骤；

提供接收等待STATUS ComRecvWait函数接口，通过该函数接口对RS422通信模 块板的板号进行指定，并等待指定的一路通道接收缓存内的数据就绪的步骤；

提供接收数据int ComRecvData函数接口，通过该函数接口对RS422通信模块板的 板号进行指定，并读取指定的一路通道接收缓存内的数据的步骤；

提供通信板自检STATUS ComTest函数接口，通过该函数接口对指定板号的RS422 通信模块板进行自检的步骤；

提供实时监测STATUS ComRTWatch函数接口，通过该函数接口对指定板号的 RS422通信模块板进行在位实时监测的步骤。

本发明的优点：本发明所述驱动器或驱动方法针对VxWorks操作系统下CPCI总线 RS422通信功能模块，提出了新的驱动设计及封装形式，在实现对RS422通信功能模块 有效控制的同时，在大幅度降低了驱动开发人员的开发难度。

本发明根据RS422通信功能模块的特点，提供了一种新的RS422通信功能模块的驱 动接口封装形式，它面向应用程序直接定义驱动接口的形式，直接封装功能接口函数。这 样在驱动开发的过程中，不涉及到传统RS422通信功能模块的设备数据结构的设计、设 备创建及驱动安装，使RS422通信功能模块的驱动过程变得简单易实现。

本发明所述驱动器及驱动方法能够实现对RS422通信功能模块的有效控制；它直接 面向用户应用程序提供通用的驱动函数接口；具有独立性与通用性，可应用于其它设计。

附图说明

图1是本发明所述VxWorks操作系统下CPCI总线RS422通信模块的架构示意图；

图2是系统资源分配过程中的初始化函数流程图；

图3是RS422通信主要控制流程图；

图4是RS422通信板初始化流程；

图5是打开RS422通信模块板的函数接口的实现过程流程图；

图6是关闭RS422通信模块板的函数接口的实现过程流程图；

图7是RS422通信模块板发送数据的流程图；

图8是RS422通信模块板接收等待的流程图；

图9是RS422通信模块板接收数据的流程图；

图10是RS422通信模块板自检的流程图；

图11是RS422通信模块板监测的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，一种VxWorks操作系统下CPCI 总线RS422通信模块的驱动器，它包括：

用于初始化RS422通信模块的系统资源分配装置；

用于提供功能函数接口的函数接口装置；

用于面向用户应用程序封装，驱动函数接口的驱动装置。

本实施方式中RS422通信模块的整体架构如图1所示，下述解释说明同样适用于具 体实施方式四：RS-422通信功能模块运行在CPCI机箱中，控制计算机通过CPCI总线实 现对RS-422通信功能模块的读写控制。CPCI总线和RS-422通信功能电路之间需要实现 CPCI总线接口控制器，CPCI总线接口控制器采用PLX公司的PCI9054接口芯片实现， 将CPCI总线转换到本地总线。PCI9054接口芯片完全兼容PCI2.2规范，且突发数据传输 速率高，同时接口芯片价格低，通用性好，可以有效减小开发难度。PCI9054本地总线侧 使用FPGA实现总线接口译码，同时，FPGA内部设计控制寄存器，实现对RS-422通信 功能电路的控制。RS-422通信功能部分由光耦隔离芯片、RS-422驱动器、光耦隔离芯片 组成的8通道RS-422通信功能电路。外部输入的RS-422通信差分信号RXDI+,RXDI-经 过光耦隔离芯片输入到FPGA可编程逻辑芯片，从而传输到CPCI总线上。而来自CPCI 总线的发送信号，经过FPGA的译码后，通过光耦隔离芯片输出到RS-422的输出通道。

RS-422通信功能模块驱动程序设计

RS-422通信功能模块插入到CPCI机箱中运行，应用程序运行在控制计算机上，通过 CPCI总线实现对RS-422通信功能模块的控制，因此需要开发基于CPCI总线RS-422通 信功能模块的驱动程序。RS-422通信功能模块的驱动程序设计主要包括初始化设备，功 能函数接口的实现及封装。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种VxWorks操作系统 下CPCI总线RS422通信模块的驱动器的区别在于，

所述系统资源分配装置包括：

用于获得基于CPCI总线的RS422通信模块的各个设备信息的装置；该装置包括：

根据RS422通信模块的各个设备的Vendor ID和Device ID，利用函数pciFindDevice() 对RS422通信模块的各个设备进行对应的初始化函数装置，

根据RS422通信模块的各个设备Vendor ID、Device ID和顺序号扫描总线，找出RS422 通信模块的各个设备所在的总线号BUS No.、设备号Device No.和功能号Func No.，再根 据总线号BUS No.、设备号Device No.和功能号Func No.调用pciConfigInLong()函数及 pciConfigInByte()函数的装置，

确定各个设备的寄存器基地址以及中断号，再将寄存器基地址与I/O屏蔽位相与，获 得最终的RS422通信模块板上内部寄存器基地址的装置；

用于对RS422通信模块的各个设备进行内存映射的装置；该装置包含：

使用MMU来分配PCI设备的内存空间的装置，

调用函数sysMmuMapAdd()将内存空间配置到MMU的装置；

用于对RS422通信模块的各个设备中断链接的装置；该装置包括：

在VxWorks系统下使用pciIntConnect()函数将各个设备指定的中断向量与指定的C 程序函数连接起来，并将pciIntConnect()函数的地址存储在该指定的中断向量中的装置，

当中断发生时，调用指定的C程序函数，中断服务的装置。

下面对本实施方式的具体实现进行详细说明，下述解释说明同样适用于具体实施方式 五：

初始化设备

初始化设备作为CPCI设备驱动开发的重要环节，主要是为硬件分配系统资源，这里 主要是获取基于CPCI总线的RS-422通信功能模块的设备信息、设备内存映射及中断链 接。

1）获取基于CPCI总线的RS-422通信功能模块的设备信息

PCI设备上电后，BIOS会配置PCI设备。目标机的BIOS在启动时会有一个界面列 出找到的PCI设备及Vendor ID、Device ID、设备类型、分配的中断号等信息。

初始化函数先根据设备Vendor ID和Device ID利用函数pciFindDevice()找到对应的 设备，根据Vendor ID、Device ID和相同设备顺序号（一个系统中可能有相同的PCI设备） 来扫描总线，找出设备所在的BUS No.、Device No.和Func No.。然后根据总线号、设备 号和功能号调用pciConfigInLong()及pciConfigInByte()函数确定设备的寄存器基地址以及 中断号。再把基地址与I/O屏蔽位相与得到真正的板上内部寄存器基地址。初始化函数流 程如图2所示。

2）设备内存映射

VxWorks提供了标准的MMU（内存管理单元），用户可以使用MMU来分配PCI设 备的内存空间。在明确基地址和内存空间大小后，调用函数sysMmuMapAdd()函数即可将 内存空间配置到MMU。完成了RS422通信功能模块的设备内存映射后，可以通过对设备 内存的访问，实现对设备的控制。

3）中断链接

VxWorks操作系统中使用intConnect()链接中断服务程序（ISR），但对于CPCI设备， 一般采用pciIntConncet()挂接中断，它与intConnect()的主要不同在于intConnect()使用的 中断向量是独占的，而pciIntConncet()则可使多个外部中断共享一个中断向量。 pciIntConncet()定义在pciIntLib.c中，使用时应包含头文件pciIntLib.h。应注意ventor是 中断矢量，需要通过INUM_TO_IVEC换算获得。

在VxWorks系统下使用pciIntConnect()函数将中断和特定的C程序连接起来后，该 函数将指定的C函数与指定的中断向量相联系，函数的地址将存储在这个中断向量中。 当中断发生时，系统将调用这个特定的C程序函数，即中断服务程序。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种VxWorks操作系统 下CPCI总线RS422通信模块的驱动器，其特征在于，所述函数接口装置包括：

提供初始化RS422通信模块板STATUS ComInit函数接口，并对该函数接口加载驱 动程序，初始化指定板号的通信板的装置；

提供打开RS422通信模块板STATUS ComOpen函数接口，通过该函数接口打开指 定板号的通信板的某一指定通道，并进行通道的参数设置的装置；

提供关闭RS422通信模块板STATUS ComClose函数接口，通过该函数接口关闭指 定板号的通信板，卸载通信板驱动程序，不能对RS422通信模块板进行除打开以外的操 作的装置；

提供发送数据STATUS ComSendData函数接口，通过该函数接口对RS422通信模 块板指定的一路通道写入待发送的数据的装置；

提供接收等待STATUS ComRecvWait函数接口，通过该函数接口对RS422通信模 块板的板号进行指定，并等待指定的一路通道接收缓存内的数据就绪的装置；

提供接收数据int ComRecvData函数接口，通过该函数接口对RS422通信模块板的 板号进行指定，并读取指定的一路通道接收缓存内的数据的装置；

提供通信板自检STATUS ComTest函数接口，通过该函数接口对指定板号的RS422 通信模块板进行自检的装置；

提供实时监测STATUS ComRTWatch函数接口，通过该函数接口对指定板号的 RS422通信模块板进行在位实时监测的装置。

下面对本实施方式的具体实现进行详细说明，下述解释说明同样适用于具体实施方式 六：

本实施方式中功能函数接口的实现：

功能函数接口的实现及封装

1）功能函数接口的实现

RS422通讯接口共8路，可实现同步模式通讯与异步模式通讯的选择，在FPGA内 实现控制寄存器，控制RS422功能电路。

在FPGA内部实现对RS422通信模块的控制，RS422模块的主要控制流程如图3所 示。

以上控制流程的实现，根据硬件设计人员提供的驱动硬件接口手册，具体操作相应的 寄存器，即可实现对功能电路的控制。

对RS422通信板的操作，常见的有板卡初始化、打开通道、关闭板卡、发送数据、 接收等待、接收数据、自检及在位实时监测操作，RS422板各个驱动接口函数的详细设计 如下：

1、通信板初始化，见表1：

表1

程序流程如图4所示：

2、打开通道，见表2

表2

程序流程如图5所示。

3、关闭通信板，见表3

表3

程序实现流程如图6所示。

4、发送数据，见表4

表4

程序实现流程如下图7所示：

5、接收等待，见表5

表5

程序流程如图8所示。

6、接收数据，见表6

表6

程序流程如图9所示。

7、通信板自检，见表7

表7

程序流程如图10所示。

8、实时监测，见表8

表8 实时监测

程序实现流程如图11所示。

2）功能函数接口的封装

根据对RS-422通信功能模块实际控制操作开发的功能函数接口，直接面向用户应用 程序封装，提供驱动接口函数。将开发的RS-422通信功能模块驱动程序直接编译到 VxWorks系统内核，用户在开发应用程序时，只需根据所要完成的具体操作，直接调用 功能函数接口，不需要进一步封装，从而降低了驱动程序开发的难度。

具体实施方式四、一种VxWorks操作系统下CPCI总线RS422通信模块的驱动方法， 其特征在于，它包括：

用于初始化RS422通信模块的系统资源分配步骤；

用于提供功能函数接口的步骤；

用于面向用户应用程序封装，驱动函数接口的驱动步骤。

具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一所述的VxWork s操作系统下 CPCI总线RS422通信模块的驱动方法的区别在于，

所述系统资源分配步骤包括：

用于获得基于CPCI总线的RS422通信模块的各个设备信息的步骤；该步骤包含：

根据RS422通信模块的各个设备的Vendor ID和Device ID，利用函数pciFindDevice() 对RS422通信模块的各个设备进行对应的初始化函数步骤，

根据RS422通信模块的各个设备Vendor ID、Device ID和顺序号扫描总线，找出RS422 通信模块的各个设备所在的总线号BUS No.、设备号Device No.和功能号Func No.，再根 据总线号BUS No.、设备号Device No.和功能号Func No.调用pciConfigInLong()函数及 pciConfigInByte()函数的步骤，

确定各个设备的寄存器基地址以及中断号，再将寄存器基地址与I/O屏蔽位相与，获 得最终的RS422通信模块板上内部寄存器基地址的步骤；

用于对RS422通信模块的各个设备进行内存映射的步骤；该步骤包含：

使用MMU来分配PCI设备的内存空间的步骤，

调用函数sysMmuMapAdd()将内存空间配置到MMU的步骤；

用于对RS422通信模块的各个设备中断链接的步骤；该步骤包含：

在VxWorks系统下使用pciIntConnect()函数将各个设备指定的中断向量与指定的C 程序函数连接起来，并将pciIntConnect()函数的地址存储在该指定的中断向量中的步骤，

当中断发生时，调用指定的C程序函数，中断服务的步骤。

具体实施方式六、本具体实施方式与具体实施方式一所述的VxWork s操作系统下 CPCI总线RS422通信模块的驱动方法的区别在于，所述用于提供功能函数接口的步骤包 括：

提供打开初始化RS422通信模块板STATUS ComInit函数接口，并对该函数接口加 载驱动程序，初始化指定板号的通信板的步骤；

提供打开RS422通信模块板STATUS ComOpen函数接口，通过该函数接口打开指 定板号的通信板的某一指定通道，并进行通道的参数设置的步骤；

提供关闭RS422通信模块板STATUS ComClose函数接口，通过该函数接口关闭指 定板号的通信板，卸载通信板驱动程序，不能对RS422通信模块板进行除打开以外的操 作的步骤；

提供发送数据STATUS ComSendData函数接口，通过该函数接口对RS422通信模 块板指定的一路通道写入待发送的数据的步骤；

提供接收等待STATUS ComRecvWait函数接口，通过该函数接口对RS422通信模 块板的板号进行指定，并等待指定的一路通道接收缓存内的数据就绪的步骤；

提供接收数据int ComRecvData函数接口，通过该函数接口对RS422通信模块板的 板号进行指定，并读取指定的一路通道接收缓存内的数据的步骤；

提供通信板自检STATUS ComTest函数接口，通过该函数接口对指定板号的RS422 通信模块板进行自检的步骤；

提供实时监测STATUS ComRTWatch函数接口，通过该函数接口对指定板号的 RS422通信模块板进行在位实时监测的步骤。