VxWorks下数据采集卡驱动程序开发

1 引 言

随着嵌入式技术的发展，数据采集广泛应用于现场设备中。本文根据实际项目需求，开发了数据采集卡在VxWorks操作系统下的驱动程序，以方便应用程序开发。

本文采用的数据采集卡为盛博协同公司基于PC／104总线的ADT700采集卡，他通过总线与PC／104嵌入式系统构成一个高性能的数据采集与控制系统。ADT700具有如下特点：

模拟输入 16单端／8差分输入；12位分辨率；100 kHz最大A／D采样率；0～+10 V，-5～+5 V，-10～+10 V双极性或单极性输入量程；1，2，4，8倍可编程增益；DMA实现数据的高速传输。

模拟输出 4通道输出；-5～+5 V，-10～+10 V，0～5 V，0～10 V量程可选；通道单独置数或4通道同时置数。

数字量I／O 可编程外围接口，24通道TTL／CMOS兼容；I／O接口上拉或下拉限流电阻。

定时／计数器 6个16位、10 MHz(最大)定时／计

2 VxWorks及其字符设备驱动

VxWorks是一个基于抢占式的实时操作系统，他以其高度的可靠性、优秀的实时性、灵活的可裁性广泛应用到许多行业中。在VxWorks中，I／O系统提供了与设备无关的用户接口，应用程序可以通过标准的接口函数如：create()，remove()，open()，close()，read()，write()，ioctl()等来访问设备驱动程序，而不用关心驱动程序是如何实现的。ADT700属于字符型设备，他的驱动程序需要支持以上接口函数。

下面以字符设备中open()操作为例，说明字符设备驱动程序结构。

如图1所示，当应用程序调用fd=open("／xx0"，ORDONLY，0)时，I／O系统根据文件名"／xx0"在设备列表中查找设备(设备是以文件形式存在的，文件名即设备名)(如①所示)；查找到相应设备后根据驱动号定位到驱动表中(如②所示)；I／O系统在文件描述表中预留一个表项fd=3(如③所示)；然后I／O系统调用驱动程序中的xxoOpen()函数，返回需要保留的值，即设备描述指针(如④所示)；I／O系统将驱动号和驱动返回值填到文件描述符表中(如⑤所示)；最后，I／O系统返回新opeh()的文件在文件描述符表中的索引，应用程序得到文件描述符fd=3(如⑥所示)。用户可以通过操作文件来访问I／O设备。

3驱动实现

3.1 功能分类

ADT700具有A／D，D／A转换，数字I／O，定时／计数等功能，对其进行分析，可分为3类：

(1)A／D转换为只读，而D／A转换为只写；
(2)数字I／O既可读又可写；
(3)定时／计数器基本无需读写，只设置即可。

根据以上功能，得出需要实现3个驱动，分别为：

(1)adtDrv驱动，用于读入A／D转换后的数据，写出D／A转换的数据，设备描述符为"／adt"；
(2)ppiDrv驱动，用于读入或写出数字I／O的数字，设备描述符为"／ppi"；
(3)pitDrv驱动，用于设置定时／计数器，设备描述符为"／pit"。

3.2基本流程

(1)安装驱动

I／O系统的功能是将用户的I／O请求转换成对相应驱动程序具体操作函数的调用，他通过维护一个包括所有驱动程序操作函数的地址表来实现的。通过调用ios-DrvInstall()可以动态安装驱动程序，该函数的参数就是7种基本I／O操作函数指针。iosDrvInstall()函数将这些地址写入驱动表中的一块空闲存储区中，并返回这块存储区的编号，编号即驱动程序号，可被与驱动程序相关联的设备使用。iosDrvInstall()的原型是：

int iosDrvtnstall(FUNCPTR pCreate，FUNCPTRpDelete， FUNCPTR pOpen， FUNCPTR pClose，FUNCPTR pRead，FUNCPTR pWrite，FUNCPTR pI-octl)；

当调用iosDrvInstall()注册I／O函数成功后，在shell下用iosDrvShow命令可以观察驱动表中ADT700的驱动入口。

(2)创建设备

创建设备过程即是调用设备创建函数iosDevAdd()将此设备加入到I／O系统的设备列表中。iosDevAdd()的原型为：

STATUS iosDevAdd(DEV_HDR*pDevHdr，char*name，int drvnum)；

其中：DEV_HDR是一个指向该设备的描述符指针；而DEV_HDR结构中的第一项则指向下一个设备的描述符指针。

设备创建成功后，在shell下用devs命令可以观察设备列表中ADT700的设备描述符。

以ADT700中adtDrv驱动为例，以上两步的完成过程如图2所示。

(3)实现I／O函数

安装驱动和创建设备完成后，就需要实现I／O函数，即填充驱动表中的函数了。对于字符型设备而言，打开设备操作与创建设备操作通常使用相同的函数，底层驱动中都用xxOpen()完成；而设备驱动一旦安装，就无需删除，remove()无效，因此在底层驱动中xxRemove()为空。下面给出了ppiDrv驱动中ppiRead()的实现模板。

4 结 语

本文以数据采集卡驱动程序为例，详细介绍了Vx-Works操作系统下字符设备驱动程序的开发过程。本驱动程序封装了ADT700几乎所有功能，支持标准的I／O系统接口函数。用户可将ADT700当作文件，只需定义文件名建立文件描述符，而无需关心底层实现，即可完成对他的操作，从而缩短了应用程序开发时间，提高了效率。