基于WDM的PCIE设备驱动程序开发

相关技术标准，详细说明关于PCIE设备驱动开发技术，通过开发者掌握的现有技术，给出了一个基于PCIE接口的嵌入式系统的驱动开发例子，在visual studio 2008开发环境中采用Windows DDK开发完成系统驱动实例。

关键词：WDM模型，驱动编程，PCIE，WinDDK

1.引言

基于PCIE总线在各个方面的优势众多，从推出至今，被广泛的接受和应用，市场上大多数新系列的以太网卡，PCIE显卡和PCIE声卡，都摒弃传统的PCI总线技术，采用优点更多的PCIE总线协议技术，针对这种大的背景趋势，开发者结合具体的实例系统工程，详细探讨说明基于WDM的PCIE设备驱动开发技术。

2.设备驱动程序

设备驱动程序是连接应用程序、硬件以及操作系统的桥梁，是硬件设备连接到计算机系统的软件接口。Windows xp操作系统，为了提高系统的稳定性，将windows程序分为两类，用户态和内核态程序，执行在用户态的程序不能直接调用系统底层的物理地址，所有操作必须在用户态内存地址空间中，内核态程序，能访问到内核态内存地址，即能访问系统物理设备映射在系统内部的物理地址空间，设备驱动程序属于内核态程序。

2.1概念

设备驱动程序（Device Driver）是操作系统内核的重要组成部分，运行在操作系统的内核态，属于操作系统的信任部分，驱动程序能工作在32位和64位下，用来控制和管理计算机物理设备的可执行二进制代码，在windows XP系列操作系统中，驱动程序文件扩展名为.SYS。现在的驱动程序遵循内核模式驱动程序框架规范（WDM），与windows 98能绕过驱动程序访问硬件特性不同，Xp必须通过设备驱动程序访问硬件，基于WDM内核驱动程序框架规范的驱动程序，能很好的支持设备的即插即用功能。

2.2WDM的基本原理

WDM（Windows Driver Model）值得是windows驱动模型，目前大部分计算机设备驱动程序都采用WDM驱动框架规范，动态构造WDM驱动程序堆栈是实现即插即用设备支持的关键，WDM属于一个分层型驱动模型框架，分为设备对象堆栈结构，和设备驱动程序结构，设备驱动分为功能驱动层和总线驱动层，总线驱动层为总线上发现的设备创建物理设备对象PDO，功能驱动层为设备驱动创建自己的功能设备对象FDO，用户太的应用程序通过API发送IRP数据包，和驱动进行交互，然后驱动将用户请求的数据，以IRP数据包格式返回给连接的用户应用程序。内核模式的WDM驱动程序有着可移植性，可配置性，即插即用等特点。

3.基于PCIE接口的嵌入式系统

笔者结合一个实际基于PCIE接口的嵌入式系统例子详细说明基于WDM的PCIE设备驱动开发过程，主要介绍如何实现该系统的PCIE设备驱动程序，对于系统的其他设计功能模块在此不做说明。

3.1基于PCIE接口的嵌入式系统结构

基于WDM，和PCIE接口的众多优势，开发PCIE设备已成为一种趋势，笔者提出开发完成了基于PCIE接口的嵌入式系统。所以，主机通过系统驱动与PCIE2SATA芯片通讯，对挂载在PCIE外接卡上的SATA硬盘发送标准的ATA指令，从而实现嵌入式系统的存储系统。

3.2基于WDM的PCIE设备驱动程序实现

由于系统的驱动完成了很多命令功能，篇幅有限，笔者特别截选了PCIE驱动实现中最具有代表性的驱动命令字的实现细节，即PCIE驱动动态获取PCIE外接卡中的物理寄存器的分配地址和类型。

该解析过程是根据PICE3.0协议规定，PCIE硬件接口必须实现三类物理资源寄存器，一类是case CmResourceTypePort，IO端口寄存器，二类是case CmResourceTypeMemory，内存地址寄存器，三类是case CmResourceTypeInterrupt，中断寄存器地址。在前面的函数获取的数据资源中，通过枚举解析，基于WDM的PCIE设备驱动程序就能动态的获取PCIE卡上的资源端口物理地址，驱动程序之后通过操作这些物理端口地址，就能实现完全控制PCIE外接卡的目的，最终驱动程序就能实现应用程序与外接卡的通讯连接桥梁功能作用。

4.系统调试运行

基于WDM驱动程序在visual stdio2008环境下编译连接的命令配置十分复杂，笔者的开发调试环境是，windows XP系统，基于visual stdio2008环境下的windows DDk驱动开发包，按照参数表设置完编译配置命令参数，编译后得到扩展名为.SYS的设备驱动二进制执行代码文件，在应用程序中，CreateFile驱动文件，获取驱动句柄成功后，调用DeviceIoControl函数发送命令字，与驱动通讯，笔者开发的系统调试运行图，运行结果正确，达到了预计设计效果。

5.总结

笔者通过探讨PCIE以及WDM的原理，优势，分析得出开发PCIE设备驱动的趋势，有与篇幅有限，文中给出了基于WDM的PCIE设备驱动程序的部分代码实现，笔者通过一个实际的PCIE嵌入式系统问例子，详细描述了基于WDM的PCIE设备驱动程序的开发流程和方法，基于PCIE设备驱动编译通用方式的繁杂，最后在编译调试章节给出了在visual stdio2008环境中编译参数设置表，笔者最终通过实验得出，该设计的正确性和可行性，为以后的PCIE设备驱动开发者提供了可行的借鉴，对于驱动开发领域有积极促进作用。