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基于WDM的1394驱动程序开发及在数控系统中的应用

作　者: 刘心语
导　师: 杨煜普
学　校: 上海交通大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: IEEE 1394总线 Windows驱动程序模型驱动程序开发 RTX 数控系统
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 54次
引　用: 3次
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内容摘要

在计算机数字控制技术领域,数字伺服总线性能的高低是影响系统整体性能的一个关键因素。应用高速高性能的数字伺服总线技术已经成为高档数控系统的一个重要特点和发展趋势。IEEE 1394作为一种旨在连接多种计算机外围设备的串行总线技术,具备传输速度高、即插即用、支持两类传输类型、点对点架构灵活等显著优点,应用领域正在不断地拓展和丰富。本文主要从驱动程序开发的角度出发,研究将IEEE 1394高速串行总线技术与计算机数字控制技术相结合的课题。在这个新的数控系统中,选用1394总线作为工业控制上位机与机床执行单元之间的通信伺服总线。因此,有必要在上位机设计开发1394驱动程序,为数控系统控制程序提供用于控制总线和传输数据的应用程序接口(API)。结合数控系统上位机具体的软件运行环境,1394驱动程序应该符合标准的Windows驱动程序模型(WDM),同时还必须与基于RTX软件的实时环境相兼容。这样,借助1394驱动程序提供的规范而高效的1394应用程序接口,数控系统控制程序才可以访问并控制作为1394节点设备的机床执行单元,完成稳定高速的1394实时数据读写操作。可以认为,1394驱动程序的性能是决定数控系统能否达到预期的功能和性能指标的关键之一。本文首先对IEEE 1394规范体系的主要内容和Windows驱动程序模型的工作原理机制进行了研究,然后在此基础之上阐述了1394通用驱动程序的开发和应用。由于数控系统上位机控制程序运行在RTX实时环境下,本文探讨了1394通用驱动程序的实时化方案,给出了1394实时API的实现方法。为了提高数据传输效率,优化1394总线综合性能,又提出了采用DMA方式实现1394高速实时驱动程序的原理和机制,并以异步数据发送为例阐述了详细的实现流程。最后,结合实际的数控系统数据传输需求,重点描述了1394 API的调用过程。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
首字母缩写语表  12-13
表格目录  13-14
图片目录  14-16
第一章绪论  16-21
  1.1 本文研究背景和目的  16-17
  1.2 IEEE 1394 概述  17-18
    1.2.1 IEEE 1394 的提出和发展  17
    1.2.2 IEEE 1394 的特点  17-18
  1.3 Windows 驱动程序模型概述  18-19
  1.4 本文的主要研究工作  19-21
第二章 IEEE 1394 体系结构  21-33
  2.1 IEEE 1394 的拓扑结构和寻址  21-23
    2.1.1 IEEE 1394 的拓扑结构  21-22
    2.1.2 IEEE 1394 的寻址  22-23
  2.2 IEEE 1394 的协议结构  23-27
    2.2.1 事务层  24-25
    2.2.2 链路层  25-26
    2.2.3 物理层  26-27
    2.2.4 串行总线管理  27
  2.3 IEEE 1394 的总线配置  27-28
  2.4 IEEE 1394 的通信模型  28-33
    2.4.1 异步传输  28-30
    2.4.2 等时传输  30-33
第三章 Windows 驱动程序模型  33-44
  3.1 Windows 驱动程序概述  33-36
  3.2 WDM 的层次化体系结构  36-40
    3.2.1 驱动程序栈  36-37
    3.2.2 IRP 及处理  37-40
  3.3 WDM 的基本例程  40-44
第四章 1394 通用驱动程序的开发和应用  44-56
  4.1 驱动程序开发工具DDK  44-45
  4.2 1394 通用驱动程序结构机制  45-49
    4.2.1 应用程序与设备驱动程序的交互  46-47
    4.2.2 设备驱动程序与总线驱动程序的交互  47-49
  4.3 1394 中间接口程序的实现  49-53
    4.3.1 中间接口程序实现机制  49-52
    4.3.2 中间接口程序导出函数  52-53
  4.4 1394 设备驱动程序的实现  53-54
  4.5 1394 通用驱动程序的安装  54-56
第五章 1394 实时驱动程序的开发和应用  56-66
  5.1 实时化解决方案RTX  56-59
    5.1.1 RTX 引入背景  56-57
    5.1.2 RTX 功能特点  57-58
    5.1.3 RTX 与1394 实时驱动程序  58-59
  5.2 1394 接口程序的实时化  59-66
    5.2.1 RTDLL 概述  59-61
    5.2.2 1394 实时接口程序的实现  61-66
第六章基于DMA 的1394 实时驱动程序  66-85
  6.1 DMA 方案概述  66-71
    6.1.1 DMA 新方案的引入  66
    6.1.2 1394 OHCI 和DMA  66-71
  6.2 1394 DMA 控制器  71-75
    6.2.1 ContextControl 寄存器  71-72
    6.2.2 CommandPtr 寄存器  72-73
    6.2.3 IntEvent 寄存器  73-74
    6.2.4 描述符软硬件处理控制  74-75
  6.3 RTX API 的应用  75-77
    6.3.1 芯片寄存器的访问  75-76
    6.3.2 连续物理内存的分配和使用  76-77
  6.4 AT DMA 的实现  77-83
    6.4.1 AT DMA 描述符块  77-80
    6.4.2 AT DMA 实现流程  80-83
  6.5 实时动态链接库的实现  83-85
第七章 1394 驱动程序在数控系统中的应用  85-91
  7.1 应用层数据传输需求  85-86
  7.2 1394 API 的调用  86-91
    7.2.1 1394 初始化  86-88
    7.2.2 1394 数据传输  88-91
第八章结论和展望  91-93
  8.1 主要结论  91-92
  8.2 研究展望  92-93
参考文献  93-96
致谢  96-97
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  97-98
上海交通大学学位论文答辩决议书  98-100

基于WDM的1394驱动程序开发及在数控系统中的应用

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