李冠林

[摘 要]为满足某浮空器半实物物理仿真实验的需求，编写Xpc系统环境下的PCI板卡驱动，以便仿真系统可以通过PCI板卡顺利的收发数据。

[关键词]半实物物理仿真 xPC PCI驱动程序

中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0293-01

引言

xPC是基于RTW（Real-Time Workshop）的实时仿真和开发平台，可以将x86等计算机或PC兼容机转换为实时操作系统，其采用“双机”模式实现产品原型开发和系统的测试。宿主机运行simulink完成仿真系统模型开发，通过网线将模型加载到目标机上；目标机启动时加载实时内核，该实时内核保证仿真系统高效的运行[1]，如图1所示。

一.xPC驱动模型

xPC目标机支持ISA总线和PCI总线的I/O设备，飞艇仿真模块采用PCI总线的ARINC429通讯卡。xPC 驱动程序文件即为由C语言编写函数组成的S-functions文件，主要由初始化模块、执行模块和结束模块组成，如图2所示。

初始化模块包括由mdlInitializeSizes函数，mdlInitializeSampleTimes函数和mdlStart函数组成，mdlInitializeSizes函数和mdlInitializeSampleTimes函数主要负责输入输出参数初始化、状态量初始化和系统采样时间的初始化，mdlStart函数负责I/O设备初始化；执行部分根据仿真模型，完成相应的任务，执行部分功能集中在mdlOutputs 函数，该函数在负责PCI设备的读写操作；结束模块功能函数为mdlTerminate，在运行结束后，负责释放相关资源，使I/O设备安全退出。

二.xPC驱动程序关键技术

1.PCI设备卡基地址

xPC Target启动时，PCI总线驱动被加载，BIOS扫描挂接在PCI总线上的I/O设备，并为PCI设备分配合理的I/O空间地址、物理地址和中断号等资源，无需用户在驱动程序中为PCI设备申请相关的资源，驱动程序通过厂商标识（Vendor_ID）和设备标识（Device_ID）来获取PCI设备的配置空间信息，代码如下：

rl32eGetPCIInfo（Vendor_ID，Device_ID，&pciinfo）；

pciinfo 是一个结构体变量，结构如下：

{

unsigned long BaseAddress[6]；

unsigned short AddressSpaceIndicator[6]；

…

unsigned short InterruptLine；

}

BIOS为每个PCI设备提供了6个基址，其中有部分基址是无效的，通过rl32eShowPCIInfo函数确定有效基址。PCI设备映射分为I/O映射和内存映射，驱动程序可以通过pciinfo中的AddressSpaceIndicator属性值来确定PCI映射类型。若PCI设备为内存映射，AddressSpaceIndicator属性值0；若PCI设备为I/O映射AddressSpaceIndicator属性值1。ARINC 429通讯卡为内存映射，pciinfo结构中的基址BaseAddress必需通过函数rl32eGetDevicePtr 转化成虚拟地址，然后用C语言的指针访问相应的虚拟地址，代码如下：

bar2Base = （char *）rl32eGetDevicePtr（（char*）（pciinfo.BaseAddress[2]），

4096，RT_PG_USERREADWRITE）；

*（bar2Base）= 0x12；

2.编译器优化处理

编译器往往会优化内存，将内存变量缓存到寄存器。当驱动程序进行写操作，volatile关键词提醒编译器它后面所定义的变量随时都有可能改变，因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候，都会直接从变量地址中读取数据。如果没有volatile关键字，则编译器可能优化读取和存储，可能暂时使用寄存器中的值，如果这个变量有别的程序更新了的话，将出现不一致的现象，该驱动将寄存器地址值都用volatile关键词进行修饰，以此避免寄存器内值不能及时更新的问题。

typedef struct

{

volatile uint32_T * txFifo_0； //pci429 发送通道fifo

…

volatile uint16_T * bps_sel； //dei1016波特率控制

volatile uint8_T * recEn； //8路接收使能

}Regs_429；

3.驱动程序的初始化

设备驱动初始化主要包括发送端初始化和接收端初始化两部分，发送端初始化主要由发送FIFO端口初始化和命令状态寄存器初始化两部分组成，接收端初始化主要由接收FIFO端口初始化、命令状态寄存器初始化和中断方式寄存器初始化三部分组成，如图3所示。

总结

驱动程序通过接触编译器优化，保证驱动程序在读写数据的一致性，确保驱动程序在每次读取相关寄存器值的正确性，保证了浮空器半实物物理仿真平台的实时性通信，满足平台需求。

参考文献

[1] 宋炜，祖家奎.基于x P C 目标的实时I/O接口技术研究[J].计算机应用，2008，27（1）：62—65.