Win9x下实时中断VXD及其与Win32应用程序间通讯的实现

1、win9x 下实时中断 vxd 及其与 win32 应用程序间通讯的实现毛建东1 , 高宗海2 , 李大成2(11 西北第二民族学院 电子与信息工程系 , 宁夏 银川 750021 ; 21 西安理工大学 机械与精密仪器工程学院 , 陕西 西安 710048)摘 要 :介绍了通过获取实时钟来实现实时中断的技术 ,实时硬件中断虚拟设备驱动程序 (vxd) 的实现 ,以及利用事件实现 vxd 与win32 应用程序间的通讯 ,并将两者相结合来实现高速数据采集 。关键词 :vxd ; 实时中断 ; win32 应用程序 ; 事件 ; 多线程中图分类号 : tn91912 文献标识码 : a 文章编号

2、 : 100327241 (2004) 0720036203vxd of re al - ti m e i n t u r r u p t a n d it s ap p lic a ti o nu n d e r t h e o s wi n 9xmao jian - dong , gao zong - ha i , l i da - cheng(1. department of electronic & information engineeriny. the second northwest oniversity for minorities , yinchuan 750021

3、,china ;2. school of mechanical & instrumental engineering , xian university of technology , xian , 710048 ,china)abstract :the method of acquiring real - time clock used for real - time interrupt is described. the use of vxd of real - time hardware interrupt and the event - driven method for co

4、mmunication between the virtual device driver and win32 are discussed with the application to high speed data acquisition system.key words :vxd ; real - time interrupt ; win32 application ; event ; multiple threads1 引言随着计算机技术的飞速发展 , windows 9x 凭借其出色的多 任务 、图形用户接口 ( gui) 、性能优越的硬件兼容性及卓越的 32 位软件环境等性能已经越

5、来越成为工业控制中实时控制的优秀 平台 。 本文将讨论实时中断中通过获取计算机实时钟来实现 中断的技术 ,以及利用事件实现虚拟设备驱动程序与应用程序 之间的通讯 ,并且将二者相结合来实现高速数据采集 。应用程序发送一条 wm timer 消息 ,然而 , wm timer 消息并不是异步的 ,并且被放在常规消息队列中 ,易造成实时处理消息的不稳定性 , 因此这种方法只适合实时性要求不高的场合 ; (2) 利用 windows 多媒体定时器 ,通过设置回调函数可获得 1ms 的高精度定时 ,但对于更高的定时显得无能为力 ; (3) 通过修改 主板的 cmos 实时钟的状态寄存器的内容来获得高达

6、8khz 的 中断频率 ,然后截获实时钟中断 ( irq8) 来为定时采样提供中断 频率 。利用基于 win9x 操作系统的虚拟设备驱动程序 vxd 来实现 win9x 下实时中 断 的 驱 动 程 序 的 编 写 , 将 其 嵌 入 win9x 的 ring0 层 ,利用 其 直 接 实 现 对 硬 件 i/ o 端 口 、中 断 等 的 操 作 。位 于 win9x 的 ring3 层的应用程序与 vxd 通讯主要有三种方式 。(1) 在应用程序中采用查询 vxd 与应用程序的公共变量的的方法 来了解 vxd 是否有数据 , 此法简单 , 但速度较慢2 ; ( 2) 采用从 vxd 中向应

7、用程序发送消息的方法 ,但在消息发送频率太高的实 时 钟 的 获 得 及 利 用 事 件 实 现 vxd2与应用程序通讯实时中断控制中 , 实时钟的获得非常重要1。( 1) 在 win2dows 中 ,可以通过调用 settimer 函数为应用程序分配一个计时器 。当指定了时间间隔以后 ,windows 系统将每隔指定的时间向利用事件实现 vxd 向应用程序发送控制消息和数据 ,此方法效率较高 ,实用于高频采样且不会发生数据丢失 ,但编程较复杂 。 本文采用修改 cmos 状态寄存器并截获实时钟中断来提供 采样频率 ,并利用事件实现 vxd 与应用程序通讯的方法 。实际 中利用了 win32

8、应用程序的多线程特点和线程间通信的事件机 制 。win32 应用程序设置两个线程并定义一个事件 ,主线程负 责动态加载/ 卸载 vxd 和与 vxd 通信 ,辅助线程通过 reset event 函数和 waitforsingleobject/ waitforsingleobject ex 函数 暂 时 挂 起 , vxd 可 以 通 过 vwin32. vxd 提 供 的 win32 事 件 服 务 中 的- vwin32- setwin32 event 服务 唤 醒 辅 助 线 程 , 从 而 间 接 实 现 vxd 回调 win32 应 用 程 序 。由 于 vxd 和 应 用 程 序

9、分 别 使 用 的 是 ring0 层和 ring3 层的事件句柄 ,所以需要在应用程序中使用未公 开的 api 函数 openvxdhandle 将应用程序事件句柄转化为 vxd句柄 ,然后将此句柄传递给 vxd 使用 。其中 , readregister ( b yte reg) 和 writeregister ( b yte reg ,b yte value) 函数源程序与 vtoolsd 2. 03 中的 chime 实例程序 相同 ,不再赘述 。3 . 2利用 vwin32 . vxd 中的 vwin32 setwin32 event函数唤醒暂时被挂起的线程这设在 vxd 中的异步事

10、件类的 handler 函数中3 。可以在 采集了若干个数据以后再调用 vwin32 setwin32 event () ,唤醒辅助线程 。void timerevent : : handler ( vmhandl e hvm , cl ient struct 3 pregs ,pvoid refdata) if (vxdevent ! = null)/ / 省略号处可以根据不同需要添加数据采集的程序语句if (count = = 32) / / 当采集了若干个数据后唤醒辅助线程 vwin32 setwin32 event (vxdevent) ;vxd 虚拟设备驱动程序的关键部分的3coun

11、t = 0 ;3 . 3在 vxd 中将所采数据的指针地址传回应用程序dword timerdevice : : onw32device iocontrol ( pioctlparamspdiocparams) switch (pdiocparams - > dioc ioctlcode)实现首先定义 : # define enabl e- interrupt 0x40handl e vxdevent ; / / 接收来自于 ring3 层的事件句柄b yte savedstatrega , savedstatregb ; / / 用 于 保 存 cmos 状 态 寄存器 a ,b 的值

12、b yte intfreq ; / / 设置中断频率int count = 0 ;3 . 1修改 cmos 状态寄存器的值 , 设置中断频率 , 在vxd 动态加载时实现bool timerdevice : :onsysdynamicdevice init() b yte statreg ; case 111 : / / 接收事件句柄并将 ring0 层的指向采样数据的指针的地址返回vxdevent = 3 ( ( handl e 3 ) pdiocparams - > dioc inbuf) ;3 ( ( dword 3 ) pdiocparams - > dioc outbuf

13、 ) = ( dword) ( ( pvoid) buf) ;break ;return 0 ;savedstatrega = readregister ( statreg态寄存器以便退出时恢复现场a) ; / / 保存 rtc 状savedstatregb = readregister( statregb) ;intfreq = 5 ; / / 设置中断频率 3 - - 8192hz ,4 - - 4096hz ,5- - 2048hz ,6 - - 1024hz1statreg = ( savedstatrega & (0x0f) ) | (intfreq & 0x0f)

14、; writeregister ( statreg a ,statreg) ;4 应用程序中关键部分的实现应用程序采用 c + + bulider 6. 0 编写 ,主要是因为界面设计 简单 ,实现多线程容易 。4 . 1 在主线程中 ,利用未公开的 win32api 函数 open2vxdhandle 将应用程序句柄转化为 vxd 句柄 ,并负责动 态加载/ 卸载 vxd 和 通 过 device iocontrol 函 数 与 vxd 通信首先定义 :dword 3 pring0data ; / / 指向 vxd 中采样数据的statreg = readregister ( statreg

15、 b) ; / / 设置 rtc 状态寄存器声明中断statreg| = enabl e interrupt ;writeregister ( statreg b ,statreg) ;readregister ( statreg c) ;hinstance kernel32 ; / / 定义指向 kernel32. dll 的指针handl e vxdevent , h1 ; / / ring0 的事件句柄和 ring3 的事件timercallback1 - > resume () ; / / 辅助线程开始工作辅 助 线 程 通 过 reset event 函 数 和 waitfor

16、sin24 . 2句柄gleobject/ waitforsingleobject ex 函数暂时挂起首先在 c + + builder6. 0 中创建一个类名为 ttimercallback 的 新线程 。class ttimercallback : public tthread protected : void fastcall execute () ;handl e handle1 ;pvoid p event ; / / 用于指向 vxdeventdword 3 pdata = new dword ; / / 用于获取 ring0 层数据指 针的地址dword cb ; / / vxd

17、 中实际返回的字节数/ / 以下为主线程的主要部分h1 = create event (0 ,false ,false ,null) ; / / 创建一个事件对象ttimercallback 3 timercallback1 = new ttimercallback ( true) ;/ / 定义辅助线程对象handl e (winapi 3 popenvxdhandle) ( handl e) = 0 ;/ / 定 义转换事件句柄的 api 函数kernel32 = loadlibrary(”kernel32. dll”) ; / / 装入 kernel32. dllif ( kernel3

18、2 ! = 0) popenvxdhandle = ( handl e( winapi 3 ) ( handl e) ) getp2 rocaddress ( kernel32 ,”openvxdhandle”) ; / / 获 取 openvxdhandle 函数的入口地址vxdevent = ( handl e(winapi 3 ) ( handl e) ) popenvxdhan2dle ( h1) ; / / 将应用层句柄转/ / 化为 vxd 句柄freelibrary ( kernel32) ;public : fastcall ttimercallback( bool creat

19、esuspended) ;/ / 其他自定义的成员函数 ;其次在成员函数 execute ( ) 中通过 reset event 函数和 wait2forsingleobject/ waitforsingleobject ex 函 数 暂 时 挂 起 辅 助 线 程 ,vxd 可 以 通 过 vwin32. vxd 提 供 的 win32 事 件 服 务 中 的vwin32 setwin32 event 服务唤醒辅助线程 。void fastcall ttimercallback : : execute () while ( ! terminated) reset event ( h1) ;w

20、aitforsingleobject ( h1 , infinite ) ; / / 等 待 vxd 中 的- vwin32- setwin32 event 唤醒memcpy (pring3data ,pring0data , sizeof (dword) ) ;/ / 获 得 数 据 后可以进行其他处理及显示/ / 其他语句5 结束语本文介绍的技术在实际中对 pcl813 数据采集卡编写了虚 拟设备驱动程序和应用程序 ,并应用于水力学中水锤试验的高 速数据采集 ,效果良好 ,具有实际的参考价值 。handle1 = createfile ( ” . timer. vxd”, 0 , 0 , 0 , 0 , fil eflag del ete on close ,0) ; / / 加载 vxdif ( h