引 言
Windows CE為支持多線程,、多任務(wù),、搶占式的嵌入式操作系統(tǒng)。隨著Windows CE 6．0的發(fā)布，其內(nèi)核性能的明顯提升和源代碼開放,，將促使其在消費電子,、工業(yè)控制、移動通信等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,。通常Platform Builder中給出了支持多種CPU常用設(shè)備驅(qū)動程序,，如LCD驅(qū)動、鼠標驅(qū)動,、USB驅(qū)動,、串口驅(qū)動等；但有時由于平臺采用了其他特定的硬件設(shè)備,，其驅(qū)動程序在Platform Builder并沒有給出,，這時就需要用戶針對實際的硬件自行開發(fā)，以滿足個性化的需求,。本文所涉及的SPI接口驅(qū)動就屬于此類,。
1 SPI總線及S3C2440芯片介紹
串行外圍設(shè)備接口SPI(Serial Peripheral Interface)總線是Freescale公司推出的一種三線同步接口。接口采用同
步串行3～4線方式進行通信,，即1條時鐘線SCK、1條數(shù)據(jù)輸入線MOSI,、1條數(shù)據(jù)輸出線MISO,，另外還有1條從選線NSS(可選)，用于CPU與各種外圍器件進行全雙工,、同步串行通信,。SPI接口在眾多的移動存儲和高速通信芯片上得到廣泛應(yīng)用。
根據(jù)時鐘極性和時鐘相位的不同,，MOSI和MISO上的數(shù)據(jù)支持4種數(shù)據(jù)傳輸格式,。SPI的主要特點為：可以同時發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù)，可以當作主機或從機工作,，提供頻率可編程時鐘,，發(fā)送結(jié)束中斷標志，寫沖突保護和總線競爭保護等,。
S3C2440是一款基于ARM920T的16／32位RISC微處理器,，主頻可達400 MHz。該芯片性價比高,，功耗低,，含有豐富的片內(nèi)外設(shè)，主要用于手持設(shè)備和移動終端,。S3C2440中與SPI相關(guān)的寄存器有：
2 Windows CE的驅(qū)動程序
2．1 Windows CE下驅(qū)動程序的基本概念和分類
驅(qū)動程序是一個抽象物理設(shè)備或者虛擬設(shè)備的功能軟件,，驅(qū)動程序管理這些設(shè)備的操作并將設(shè)備的功能導(dǎo)出給操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。根據(jù)驅(qū)動程序?qū)С鼋涌诘牟煌?，windows CE中驅(qū)動可以分為本機設(shè)備驅(qū)動程序(native device driver)和流式驅(qū)動程序(streams device driver),。本機設(shè)備驅(qū)動適于集成到基于Windows CE平臺的設(shè)備,。這些設(shè)備驅(qū)動程序是一些硬件所必需的，是由原始設(shè)備制造商創(chuàng)建的,，用來驅(qū)動如鍵盤,、LED、觸摸屏等,。本機驅(qū)動在編譯時被靜態(tài)鏈接到GWES,，系統(tǒng)運行時由GWES加載。流式驅(qū)動程序也稱"可安裝驅(qū)動程序",，是由設(shè)備管理器(device．exe)動態(tài)加載用戶模式的DLL,。對流式驅(qū)動程序來說，不管需要控制的設(shè)備是什么類型,，所有流式驅(qū)動都使用相同的接口并導(dǎo)出一組相同的函數(shù)--流接口函數(shù),。流式驅(qū)動適用任何在邏輯上可以被認為是一個數(shù)據(jù)源或者數(shù)據(jù)存儲的I／O設(shè)備。
2．2流式驅(qū)動程序工作原理
在Window CES中,，流式驅(qū)動程序負責將設(shè)備抽象成一個文件,，應(yīng)用程序便能夠使用系統(tǒng)提供的API(ReadFile、writeFile,、IOControl等)對其進行讀寫,。應(yīng)用程序使用文件API訪問設(shè)備時，請求經(jīng)過文件系統(tǒng)(Filesys．exe)過濾被送到device．exe,；device．exe根據(jù)請求調(diào)相關(guān)的流式驅(qū)動程序接口,，從而完成與硬件的交互。
2．3 設(shè)備驅(qū)動的中斷處理
在windows CE系統(tǒng)中,，當中斷發(fā)生時,，OEM抽象層(OEM Abstraction Layer，OAL)把物理中斷信號映射成OEM定義的邏輯中斷供操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序調(diào)用,。為了滿足實時性要求,，系統(tǒng)將中斷處理過程分為2個階段，即處于內(nèi)核模式的中斷服務(wù)例程(Interrupt Service Rout
ine,，ISR)和處于用戶模式的中斷服務(wù)線程(Interrupt Service Thread,，IST)。ISR主要負責將物理中斷映射為邏輯中斷,，然后由操作系統(tǒng)根據(jù)邏輯中斷激發(fā)所關(guān)聯(lián)時間對象的內(nèi)核,，使等待該事件內(nèi)核對象的線程IST開始執(zhí)行中斷處理程序。
具體中斷處理過程如圖1所示,。中斷發(fā)生后,，信號發(fā)往異常處理器，并且中斷支持處理器調(diào)用OAL函數(shù)OEMInterruptDisable關(guān)閉來自該硬件的中斷。ISR被內(nèi)核調(diào)用并返回結(jié)果,，且通過內(nèi)核設(shè)置Event事件來觸發(fā)IST,。IST被喚醒后調(diào)用各種I／O函數(shù)完成中斷處理并返回InterruptDone通知內(nèi)核。內(nèi)核調(diào)用OEMInterruptDone通知硬件重新開啟中斷,。
3 SPI總線驅(qū)動設(shè)計
綜上所述,，SPI總線驅(qū)動分為2部分，即處于內(nèi)核模式OAL層將物理中斷映射成邏輯中斷的ISR,，以及處于用戶模式流式驅(qū)動,。其中包
括執(zhí)行中斷處理線程IST。
3．1 初始化中斷以及ISR實現(xiàn)
SPI通信是通過讀寫SPI寄存器來完成的,，通過讀寫上述6個SPI寄存器中的狀態(tài)字可以檢測和控制SPI總線的行為,。在OAL層中需要完成的工作如下：
①在中斷頭文件oalintr．h中添加SPI的中斷宏定義，供ISR返回調(diào)用,。
#(define SYSINTR_SPIO (SYSINTR_FIRMWARE+22)
注意：定義時要使中斷號滿足該文件中MapIrq2SysIntr中所要求的范圍,。WinCE4.2版本支持最大中斷數(shù)為32，WinCE5.0版支持最大中斷數(shù)為64,。
②在OAL實現(xiàn)文件cfw.c中,，添加中斷初始化和禁止中斷實現(xiàn)代碼。
③在中斷處理實現(xiàn)文件armint.c的OEMInterruptHandler函數(shù)中添加ISR程序代碼,，返回邏輯中斷號,。代碼如下：
3.2 流式驅(qū)動的實現(xiàn)
驅(qū)動被加載后需要完成設(shè)備的初始化工作，包括地址空間申請和映射,、全局變量的初始化、IST的加載等,。初始化的代碼簡化如下：
需要說明的是,，在本程序中使用了CEDDK中MmMapIoSpace庫函數(shù)，故另需在頭文件中添加#include
3．3 驅(qū)動與應(yīng)用程序的通信設(shè)計
在Windows CE中,，用戶模式下每個進程與其他進程所占有的內(nèi)存空間被虛擬內(nèi)存機制隔離,，進程間無法實現(xiàn)直接互訪。在驅(qū)動程序和應(yīng)用程序通信過程中,，驅(qū)動程序位于device．exe的進程空間中,，由于上述原因，驅(qū)動程序向應(yīng)用程序發(fā)起的單向通信存在困難,。通常的解決方法是在內(nèi)核空間中共享同步對象,，建立消息隊列或者通過指針映射來完成。上述
方法都無法回避進程間的數(shù)據(jù)復(fù)制過程,，因而只適用于少量的數(shù)據(jù)傳輸,。對于大量的數(shù)據(jù)或者實時性要求較高的情況，可以在虛擬地址為Ox4200 0000～0x7fff ffff的空間中建立命名的內(nèi)存映射來實現(xiàn)內(nèi)存共享,，從而能夠避免數(shù)據(jù)在進程空間中的復(fù)制,。相關(guān)的API為CreateFileMapping和MapView()fFile。
3．4 驅(qū)動程序的封裝和安裝
驅(qū)動接口函數(shù)編寫完后將其接口以dll的形式導(dǎo)出,，再編寫一個簡單的注冊表文件,，指明驅(qū)動安裝的路徑、前綴以及索引,。至此驅(qū)動程序設(shè)計工作就完成了,，將驅(qū)動及注冊表添加到當前的平臺中即可。
結(jié) 語
本文詳細介紹了Platform Builder下SPI接口驅(qū)動程序設(shè)計以及驅(qū)動程序同應(yīng)用程序交互的實現(xiàn),。驅(qū)動例程已經(jīng)成功地應(yīng)用于基于nRF2401的嵌入式系統(tǒng)無線通信當中,，具有很高的參考價值。