实验二线程同步调试实验.docx
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实验二线程同步调试实验
实验十一驱动程序实验
[实验目的]
1、了解驱动程序的原理和功能；
2、掌握流式接口驱动程序的结构；
3、掌握编写流式接口的驱动程序的方法
4、熟悉EVC和VS.Net的开发环境；
[实验仪器]
1、装有PlatformBuilder、EVC和VS.Net开发平台的PC机一台
2、XSBase270实验开发平台一套
[实验原理]
1、硬件接口电路分析
XSBase目标板LED和七段数码显示接口电路如图6-1所示，74HC574为D锁存器，在时钟信号CLK作用下，该锁存器将输入信号进行锁存，即xQ＝xD（x=1~8）。
从电路图中可以看出，LED和八段数码显示电路将74HC574的时钟信号输入端作为片选信号，其中LED显示的片选信号为LED_CS4、七段数码显示的片选信号为LED_CS1（另外还有一组七段数码显示未画出，参考原理图）。
在七段数码显示电路中，数据的高位（D7、D15：
即数码管的小数点dp段）用作七段数码的公共选通信号，通过控制PNP三极管来控制数码管的显示。
图6-1LED和七段数码显示接口电路
显示电路中的片选信号LED_CSx（x=1-4），由XSBase270目标板系统的处理器PXA270x的地址信号BA22～BA20通过3-8译码器LC138产生（如图2-2所示）。
图6-2片选信号产生电路
由3-8控制功能可知，当BA22、BA21、BA20＝101时产生LED显示电路的片选信号LED_CS4，当BA22、BA21、BA20＝010、011、100时分别产生七段数码显示电路的片选信号LED_CS1、LED_CS2、LED_CS3（另外2组八段显示电路参考系统提供的总电路图）。
根据分析，可以得出七段数码管和LED的片选信号为：
LED_CS1＝0x10200000、LED_CS2＝0x10300000、LED_CS3＝0x10400000，LED_CS4=0x10500000。
2、流式接口驱动程序简介
驱动程序是对底层硬件的抽象。
应用程序开发者不需要真正理解底层驱动的工作原理，他们只需要通过WindowsCE提供的API函数，就可以直接与硬件进行交互。
WinCE的流式接口驱动程序以动态链接库的形式存在，由设备管理器（通常是device.exe或者gwes.exe）统一加载、管理和卸载。
与具有单独目的的内部设备驱动程序相比，所有流式接口驱动程序都是用同一接口并调用同一个函数集。
每个流式接口驱动程序必须实现一组标准的函数，用来完成标准的文件I/O函数和电源管理函数，这些函数提供给WinCE操作系统的内核使用。
这些函数通常叫做流式接口驱动程序的DLL接口，如表11-1所示：
（详细介绍参考实验三）
表11-1流式接口驱动程序要实现的DLL接口：
函数名称
描述
XXX_Close
在驱动程序关闭时应用程序通过CloseHandle函数调用这个函数
XXX_Deinit
当设备管理器卸载一个驱动程序时调用这个函数
XXX_Init
当设备管理器初始化一个具体设备时调用这个函数.
XXX_IOControl
上层的软件通过DeviceIoControl函数可以调用这个函数
XXX_Open
在打开一个设备驱动程序时应用程序通过CreateFile函数调用这个函数
XXX_PowerDown
在系统调用前调用这个函数
XXX_PowerUp
在系统从新启动前调用这个函数
XXX_Read
在一个设备驱动程序处于打开状态时由应用程序通过ReadFile函数调用
XXX_Seek
对设备的数据指针进行操作，由应用程序通过SetFilePointer函数调用
XXX_Write
在一个设备驱动程序处于打开状态时由应用程序通过WriteFile函数调用.
3、LED流式接口驱动程序的实现
由于在WinCE中流式接口驱动程序以DLL的形式存在，是运行在用户模式的动态链接库，所以既可以使用微软提供的EVC编写流式接口驱动程序，也可以使用PlatformBuilder（PB）来进行编写。
为了方便调试，通常采用PB来开发流式驱动程序。
下面具体介绍LED驱动程序为例介绍采用PB编写流式接口设备驱动程序的方法和步骤。
3.1流式驱动程序的创建步骤：
（1）打开PlatformBuilder。
在PlatformBuilder中选择“File”->“NewProjectorFile”，创建一个“WindowsCEDynamiclinklibrary”项目，项目的名称填写“LedDriver”（如图11-1所示）
图11-1WinCE驱动创建项目界面
（2）按OK按钮，在DLL的类型界面中（如图11-2所示）选中ASimpleWindowsCEDLLprojects，PlatformBuilder将生成DLL框架代码。
图11-2驱动程序的DLL类型选择
3.2LED流式驱动程序的源代码分析：
（1）变量定义
#defineLED_IOCTL_SET0x00000001//IO控制接口代号码
#defineLight_IOCTL_Set0x00000002
#defineLight_IOCTL_LShift0x00000003
#defineLight_IOCTL_RShift0x00000004
#defineLight_IOCTL_LRShift0x00000005
#defineLight_IOCTL_ShiftStop0x00000006
#defineLight_IOCTL_SetTime0x00000007
#defineLED_BASEADDR10x10200000//七段数码的物理地址
#defineLED_BASEADDR20x10300000
#defineLED_BASEADDR30x10400000
#definepLightIoBaseAddress0x10500000//Led物理地址
#defineBIT7（0x1<<7）
#defineBIT15（0x1<<15）
HANDLEm_hShiftEvent=NULL;//LED流水灯移动事件变量
BOOLm_bStop;//LED流水灯停止变量
UINTm_ShiftDir;//LED流水灯移动方向
UINTShiftTime;//LED流水灯时间间隔
unsignedcharShiftData;//LED流水灯赋值变量
（2）驱动程序初始化函数DEM_Init
驱动程序的初始化函数XXX_Init主要完成当用户使用一个设备的时候，设备管理器调用这个函数来对设备进行初始化。
这个函数并不是由应用程序调用的，而是通过设备管理器提供的ActiveDeviceEx（）来调用。
该初始化函数主要完成LED和七段数码的物理地址到虚拟地址的转换。
DWORDDEM_Init（DWORDdwContext）
{
charblack=0xff;
RETAILMSG（1,（TEXT（"Led_Init\r\n"）））;//从串口输出调试信息
if（!
LEDInit（））
returnFALSE;
SetThreadPriority（GetCurrentThread（）,THREAD_PRIORITY_NORMAL）;
m_hShiftEvent=CreateEvent（NULL,FALSE,FALSE,NULL）;
if（m_hShiftEvent==NULL）
{
RETAILMSG（1,（TEXT（"FailedtoCreatethread\r\n"）））;
returnFALSE;
}
*pLightReg=black;
ShiftTime=500;
m_bStop=FALSE;
m_ShiftDir=1;
returnTRUE;
}
BOOLLEDInit（void）
{charblack=0xff;
PHYSICAL_ADDRESSioPhysicalBase={LED_BASEADDR1,0};
v_pLEDBaseAddr[0]=（USHORT*）MmMapIoSpace（ioPhysicalBase,0x400,FALSE）;
ioPhysicalBase.QuadPart=LED_BASEADDR2;
v_pLEDBaseAddr[1]=（USHORT*）MmMapIoSpace（ioPhysicalBase,0x400,FALSE）;
ioPhysicalBase.QuadPart=LED_BASEADDR3;
v_pLEDBaseAddr[2]=（USHORT*）MmMapIoSpace（ioPhysicalBase,0x400,FALSE）;
if（!
（pLightReg=（char*）VirtualAlloc（0,0x400,MEM_RESERVE,PAGE_READWRITE）））
{
RETAILMSG（1,（TEXT（"VirtualAlloc（）failed!
\r\n"）））;
returnFALSE;
}
if（!
VirtualCopy（（PVOID）pLightReg,（PVOID）（pLightIoBaseAddress>>8）,0x400,PAGE_READWRITE|PAGE_NOCACHE|PAGE_PHYSICAL））
{
VirtualFree（（PVOID）pLightReg,0,MEM_RELEASE）;
pLightReg=NULL;
RETAILMSG（1,（TEXT（"VirtualCopy（）failed!
\r\n"）））;
returnFALSE;
}
if（!
v_pLEDBaseAddr||!
pLightReg）
{
DEBUGMSG（1,（TEXT（"VirtualcopyError,Errorcode=%u\r\n"）,GetLastError（）））;
return（FALSE）;
}
WRITE_PORT_USHORT（v_pLEDBaseAddr[0],0xffff）;
WRITE_PORT_USHORT（v_pLEDBaseAddr[1],0xffff）;
WRITE_PORT_USHORT（v_pLEDBaseAddr[2],0xffff）;
*pLightReg=black;
returnTRUE;
}
（3）驱动程序卸载函数DEM_Deinit：
当设备管理器卸载一个驱动程序时调用驱动程序卸载函数XXX_Deinit，该函数完成对系统资源的回收。
BOOLDEM_Deinit（DWORDhDeviceContext）
{
UINTi=0;
RETAILMSG（1,（TEXT（"DEM_Deinit\r\n"）））;
for（i=0;i<3;i++）
{
MmUnmapIoSpace（v_pLEDBaseAddr[i],0）;
v_pLEDBaseAddr[i]=NULL;
}
if（pLightReg）
{
MmUnmapIoSpace（pLightReg,0）;
pLightReg=NULL;
}
if（m_hShiftEvent）
CloseHandle（m_hShiftEvent）;
returnTRUE;
}
（4）驱动程序的读写操作DEM_Read、DEM_Write：
当一个流式接口驱动程序已经打开后，可以使用ReadFile（）函数和WriteFile（）函数对这个设备进行读写操作。
该驱动程序的读操作完成将LED的亮灭的情况输出，应用程序通过ReadFile（）函数，写操作函数对四个七段数码管进行点亮。
具体实现函数如下：
DWORDDEM_Read（DWORDhOpenContext,LPVOIDpBuffer,DWORDCount）
{
UINTtemp;
temp=（UINT）ShiftData;
RETAILMSG（1,（TEXT（"LED_Read\r\nhOpenContext=%d;*pBuffer=%d;Count=%d\r\n"）,hOpenContext,temp,Count））;
*（UINT*）pBuffer=temp;
returnTRUE;
}
DWORDDEM_Write（DWORDhOpenContext,LPCVOIDpSourceBytes,DWORDNumberOfBytes）
{
INTbuf=*（INT*）pSourceBytes;
USHORTData;
RETAILMSG（1,（TEXT（"DEM_Write\r\nhOpenContext=%d;*pSourceBytes=%d;NumberOfBytes=%d\r\n"）,hOpenContext,buf,NumberOfBytes））;
buf=buf%10000;
Data=NumData[buf/1000];
buf=buf%1000;
Data|=NumData[buf/100]<<8;
WRITE_PORT_USHORT（v_pLEDBaseAddr[1],~（Data|BIT7|BIT15））;
buf=buf%100;
Data=NumData[buf/10];
buf=buf%10;
Data|=NumData[buf]<<8;
WRITE_PORT_USHORT（v_pLEDBaseAddr[2],~（Data|BIT7|BIT15））;
returnTRUE;
}
（5）IO控制函数DEM_IOControl
XXX_IOControl通常用于向设备发送一个命令，应用程序使用DeviceIOControl函数来通知操作系统调用该函数。
LED驱动程序的DEM_IOControl函数主要完成对八个LED发光二极管的流水左移、流水右移、流水循环、流水停止、点亮设置、流水移动时间间隔进行控制，采用线程完成流水操作。
BOOLDEM_IOControl（DWORDhOpenContext,DWORDdwCode,PBYTEpBufIn,DWORDdwLenIN,PBYTEpBufOut,DWORDdwLenOut,PDWORDpdwActualOut）
{
charData;
HANDLEm_hShiftThread=NULL;
RETAILMSG（1,（TEXT（"LED_IOControl\r\nhOpenContext=%d;dwCode=%d\r\n"）,hOpenContext,dwCode））;
m_hShiftThread=CreateThread（NULL,0,（LPTHREAD_START_ROUTINE）LedShiftThread,NULL,0,NULL）;
switch（dwCode）
{
caseLight_IOCTL_LShift:
m_ShiftDir=1;
SetEvent（m_hShiftEvent）;
break;
caseLight_IOCTL_RShift:
m_ShiftDir=2;
SetEvent（m_hShiftEvent）;
break;
caseLight_IOCTL_LRShift:
m_ShiftDir=3;
SetEvent（m_hShiftEvent）;
break;
caseLight_IOCTL_Set:
Data=*（char*）pBufIn;
*pLightReg=~Data;
break;
caseLight_IOCTL_ShiftStop:
m_bStop=TRUE;
break;
caseLight_IOCTL_SetTime:
ShiftTime=*（UINT*）pBufIn;
break;
}
CloseHandle（m_hShiftThread）;
returnTRUE;
}
INTWINAPILedShiftThread（void）
{
UINTi=0;
WaitForSingleObject（m_hShiftEvent,INFINITE）;
while
（1）
{
switch（m_ShiftDir）
{
case1:
ShiftData=0x01;
for（i=0;i<8;i++）
{
*pLightReg=~ShiftData;
Sleep（ShiftTime）;
ShiftData=ShiftData<<1;
if（m_bStop）
{
*pLightReg=0xff;
m_bStop=FALSE;
return0;
}
}
break;
case2:
ShiftData=0x80;
for（i=0;i<8;i++）
{
*pLightReg=~ShiftData;
Sleep（ShiftTime）;
ShiftData=ShiftData>>1;
if（m_bStop）
{
*pLightReg=0xff;
m_bStop=FALSE;
return0;
}
}
break;
case3:
ShiftData=0x01;
for（i=0;i<8;i++）
{
*pLightReg=~ShiftData;
Sleep（ShiftTime）;
ShiftData=ShiftData<<1;
if（m_bStop）
{
*pLightReg=0xff;
m_bStop=FALSE;
return0;
}
}
ShiftData=0x80;
for（i=0;i<8;i++）
{
*pLightReg=~ShiftData;
Sleep（ShiftTime）;
ShiftData=ShiftData>>1;
if（m_bStop）
{
*pLightReg=0xff;
m_bStop=FALSE;
return0;
}
}
break;
default:
m_bStop=FALSE;
return0;
break;
}
}
return0;
}
其他实现函数如：
DEM_Open、DEM_PowerDown、DEM_PowerUp、DEM_Seek、DEM_Close参考提供的源代码文档。
（6）添加导出函数的定义。
在PlatformBuilder菜单中，选择File->NewProjectorFile->FileTab->TextFile，文件名叫“LedDriver.def”，内容如下：
LIBRARY"LedDriver"
EXPORTS
DEM_Init
DEM_Deinit
DEM_Open
DEM_Read
DEM_Write
DEM_PowerDown
DEM_PowerUp
DEM_Seek
DEM_IOControl
DEM_Close
（7）编译驱动程序项目。
结束后选择“BuildOS”->“OpenBuildReleaseDirectory”，然后输入命令：
dumpbin/exportsLedDriver.dll，确保输出结果如图11-3，表示驱动程序的DLL函数被正确导出。
图11-3驱动程序的函数导出图
3.2LED流式驱动程序的加载：
（1）选择“BuildOS”->“OpenBuildReleaseDirectory”，利用文本编辑器notepad修改平台的注册文件platform.reg，在文件最后添加如下内容：
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\BuiltIn\LedDriver]
"Dll"="LedDriver.Dll"
"Prefix"="DEM"
"Index"=dword:
1
"Order"=dword:
0
"FriendlyName"="LEDDriver"
这段注册表信息告诉系统，在系统启动的时候把LedDriver.dll加载到device.exe，驱动的前缀是DEM，下标索引是1，这样，应用程序中可以使用CreateFile（L"DEM"……）这样的方式来访问驱动程序了。
（2）驱动程序固化
选择“BuildOS”->“OpenBuildReleaseDirectory”，利用文本编辑器notepad修改平台的配置文件platform.bib，将驱动程序LedDriver.dll文件固化到映像文件中在文件，在platform.bib文件中具体添加内容如下：
LedDriver.dll$（_FLATRELEASEDIR）\LedDriver.dllNKSH
③、生成映像文件
选择“BuildOS”->“MakeRun-TimeImage”生成映像文件，然后下载到目标板中。
4、LED流式接口驱动程序的应用测试
利用VS.net编写一个驱动程序的应用测试程序DriverApp。
具体实现如下：
●打开设备
voidCDriverAppDlg:
:
OnBnClickedbtnopendevice（）
{
TCHARFileName[10]=TEXT（"DEM1:
"）;
m_hFile=CreateFile（（LPCTSTR）&FileName,GENERIC_WRITE|GENERIC_READ,FILE_SHARE_READ,
NULL,OPEN_ALWAYS,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,NULL）;
if（m_hFile==NULL）{
MessageBox（_T（"打开LED设备失败！
"）,_T（"系统信息"）,MB_OK|MB_ICONINFORMATION）;
}
}
●LED流水灯左移
voidCDriverAppDlg:
:
OnBnClickedbtnlshift（）
{
if（m_hFile）
{
if（!
DeviceIoControl（m_hFile,Light_IOCTL_RShift,NULL,0,NULL,0,NULL,NULL））
{
MessageBox（_
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