陳麗平

摘要：制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真是制導(dǎo)控制系統(tǒng)研制工作中非常重要的手段，為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，其對(duì)實(shí)時(shí)性要求非常高。Windows操作系統(tǒng)不是一個(gè)實(shí)時(shí)性操作系統(tǒng)，RTX擴(kuò)展了該系統(tǒng)的硬件抽象層，提供了精確的時(shí)鐘，定時(shí)器，但RTX只支持部分的外圍硬件驅(qū)動(dòng)，對(duì)于半實(shí)物仿真中使用的各類PCI板卡驅(qū)動(dòng)不支持，本文以某類型的PCI板卡為例，介紹了一種在RTX環(huán)境下PCI板卡驅(qū)動(dòng)的方法。

關(guān)鍵詞：RTX 制導(dǎo)控制系統(tǒng) 硬件抽象層

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）07-0094-01

1 概述

在半實(shí)物仿真平臺(tái)搭建過程中，對(duì)于參試設(shè)備多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的仿真系統(tǒng)，其對(duì)實(shí)時(shí)性的要求非常高，如何保證仿真的實(shí)時(shí)性一直是仿真界研究中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。仿真的實(shí)時(shí)性要求響應(yīng)時(shí)間準(zhǔn)確，受外界影響小，并且其在執(zhí)行相同的任務(wù)過程中，每次任務(wù)執(zhí)行時(shí)間應(yīng)保持一致。Windows操作系統(tǒng)由于其友好的人機(jī)交互界面、Win32接口函數(shù)豐富、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，但其線程調(diào)度機(jī)制隱含著不確定性，且線程的優(yōu)先級(jí)比較少，定時(shí)精度比較差，故其不是一個(gè)實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)，不適用于實(shí)時(shí)性要求較高的半實(shí)物仿真平臺(tái)。RTX能很好的解決這一問題，它是Windows操作系統(tǒng)的擴(kuò)展，在保留Windows所有優(yōu)勢的同時(shí)實(shí)現(xiàn)硬實(shí)時(shí)處理能力的軟件解決方案，其完全利用Windows的特性，開發(fā)簡單，無需專用工具包[1]。

RTX（Real - Time Extension）是美國Ardence公司在Windows操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)的一套軟件實(shí)現(xiàn)硬實(shí)時(shí)解決方案，結(jié)構(gòu)如圖1。

從圖1看出，RTX的實(shí)時(shí)子系統(tǒng)RTSS有精確高速的任務(wù)調(diào)度器，其優(yōu)先級(jí)都高于windows的進(jìn)程，此外還提供了精確的時(shí)鐘，定時(shí)器。其提供的定時(shí)器周期最小可達(dá)100微妙，完全能夠滿足半實(shí)物仿真平臺(tái)搭建的需求。

2 板卡驅(qū)動(dòng)方法

CPU是通過地址訪問或內(nèi)存訪問的方式實(shí)現(xiàn)PCI設(shè)備的功能，而驅(qū)動(dòng)程序就是直接操作設(shè)備工作的軟件程序，所以實(shí)現(xiàn)PCI設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序就是對(duì)相應(yīng)的寄存器進(jìn)行相應(yīng)的操作。實(shí)現(xiàn)以上操作須獲得該設(shè)備在BIOS上的基地址，及相應(yīng)寄存器的偏移地址，基地址加偏移地址才能操作該寄存器，此外還須了解PCI設(shè)備寄存器的屬性，需廠家詳細(xì)的硬件手冊(cè)。

2.1 PCI設(shè)備信息獲取

PCI設(shè)備寄存器配置，是由BIOS初始化自動(dòng)完成完成。如需開發(fā)某PCI設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，須定位到該設(shè)備，獲取該設(shè)備的信息，如該設(shè)備的映射基地址、PCI總線號(hào)等，在訪問內(nèi)部寄存器之前，要對(duì)邏輯映射地之或端口進(jìn)行使能[2]。在RTX下使RtGetBusDataByOffset（）函數(shù)獲得PCI設(shè)備信息，通過遍歷比較VendorID、DeviceID和CardIndex，定位到該設(shè)備。偽代碼如下：

for（uBusNum）//總線循環(huán)

for（uDeviceNum）//設(shè)備循環(huán)

for（uFunNum）//功能循環(huán)

{uBytesWritten = RtGetBusDataByOffset（PCIConfiguration，uBusNum，SlotNumber.u.AsULONG，PciData，uOffset，PCI_COMMON_HDR_LENGTH）；//獲取PCI設(shè)備信息

if（（PciData->DeviceID == DeviceID） && （PciData->VendorID == VendorID） && uDeviceNum == CardIndex）//比較PCI設(shè)備的VendorID和DeviceID和CardIndex定位設(shè)備

{

//端口使能設(shè)置

PciData->Command = （PCI_ENABLE_IO_SPACE | PCI_ENABLE_MEMORY_SPACE | PCI_ENABLE_BUS_MASTER | PCI_ENABLE_WRITE_AND_INVALIDATE）；

RtSetBusDataByOffset（PCIConfiguration，uBusNum，SlotNumber.u.AsULONG，PciData，0，PCI_COMMON_HDR_LENGTH）；

//基地址獲得

_base_addr = PciData->u.type0.BaseAddresses[2] & 0xfffffffe；

上述VendorID、DeviceID和CardIndex，可在設(shè)備管理器中查詢。

2.2 訪問內(nèi)部寄存器

對(duì)板卡操作的核心就是對(duì)板卡內(nèi)部寄存器的配置和讀寫，上述已獲得PCI板卡的基本信息，根據(jù)廠家的硬件手冊(cè)，可以知道內(nèi)部寄存器的功能、地址及其性質(zhì)[3]。以PCI12初始配置為例，偽代碼如下：

for（ i=0；i

{

RtWritePortUchar（（PUCHAR）（addr1716+0x04）， i）； //配置采樣的通

RtWritePortUchar（（PUCHAR）（addr1716+0x05）， i）； //配置采樣的通道

RtWritePortUchar（（PUCHAR）（addr1716+0x02）， ucGain）； //配置采樣的通道的電壓范圍

}

Len12AD為AD采樣通道數(shù)，為16，addr12是PCI12板卡的基地址，后面為操作寄存器的偏移地址。同樣，要實(shí)現(xiàn)該板卡的其他功能，到硬件手冊(cè)里找到相應(yīng)的寄存器，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的配置和讀寫即可。操作完畢之后，關(guān)閉板卡，用RtDisablePortIo（）函數(shù)關(guān)閉IO。

3 結(jié)語

RTX解決了Windows不能提供強(qiáng)實(shí)時(shí)性的問題，但其不支持半實(shí)物仿真平臺(tái)搭建中使用的板卡驅(qū)動(dòng)，本文介紹了一種在RTX環(huán)境下的PCI板卡驅(qū)動(dòng)方法，通過實(shí)驗(yàn)表明，該方法可行且穩(wěn)定可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]黃鍵，龐亞華，薛順虎.PTX環(huán)境下PCI設(shè)備實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)的開發(fā).計(jì)算機(jī)工程，2010.

[2]呂瑛，陳懷民，吳成富，鄧紅德.RTX換件下某智能串口卡的驅(qū)動(dòng)開發(fā).科學(xué)技術(shù)與工程，2007.

[3]黃甫禎， 陳懷民，吳成富，王亮.基于RTX的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究.測控技術(shù)，2008.