程序设计论文

程序设计论文第1篇

【行为导向教学法;程序设计;教学案例

随着计算机应用的普及,计算机应用专业也成了热门专业,而高级程序设计语言是计算机专业的一门必修课。在高级程序设计语言中,VisualBasic语言以其易学易用和功能强大,而且能够方便快捷地开发Windows应用程序等特征,而深受使用者欢迎。因此,其也作为中等职业学校的高级程序设计课的首选。VB是一门集知识和技能于一体、实践性很强的课程,要求学生既要学好理论知识,又要把握实际操作技能,同时,在进行软件开发时,要对用户需求及市场情况进行调研,再加上计算机软、硬件快速更新换代的特征,要求学生还要具有很强的自学能力和终身学习的思想。对于这些要求来说,传统的教学方法难以做到。而使用强调以职业活动为导向,以人的发展为本位的“行为导向教学法”将会较好的实现这些教学要求。本文拟就在中等职业教育的计算机程序设计(VisualBasic)教学中,如何运用“行为导向教学法”进行初步探索。

一、行为导向教学法的基本理论

“行为导向教学法”是在近几年从德国引进的现代的职业教育新模式,其目标层次是培养人的行为能力,方法层次是人的行为活动。即摘要:这种教育以行为为目标,教学以行为为导向,教学是学生积极参和的全面的教学,学习过程是学生同时用脑、心、手来进行学习的过程。

行为导向教学法具有很强的针对性,即是以职业活动为导向,以教会学生“学会学习、学会工作”为目标而开展教学活动,因此,对学习者来说,学习目的是十分明确,即现在的学习是为今后的职业服务。教学活动的开展,通常是围绕某一课题、新问题或项目开展,是以“学习任务”为载体,引导学生自主学习和探索的过程。整个教学过程为一个包括获取信息、制订计划、做出决定、实施工作计划、控制质量、评定工作成绩等环节在内的完整的行为模式。使用“行为导向教学法”,将能更好的培养学生的关键能力(专业能力、方法能力、社会能力、个性能力),以达到职业教育的“职业教育就是就业教育”的教学目标。

二、行为导向教学法在VisualBasic教学中的必要性和可行性

(一)必要性

现行的计算机专业类教材大多和其它学科式的教材一样,重视知识结构的系统性,教学内容大多以线性方式展开,适用于“循序渐进”的传统教学模式,以《VisualBasic程序设计》的教材为例,从语言基础、流程控制、过程和数组、窗体和控件、对话框设计、菜单、工具栏和状态栏设计等等,分章编排,在每一章的内容里,也同样按线性方式展开。假如,在教学中仍按传统的教学方法按章节讲授,势必降低的课程的综合性、实用性,也缺乏趣味性,这不但难以培养学生学习喜好,使得教学双方都陷入困境,而且,学生不知道如何在真实的情境中灵活地使用知识和运用技巧。这样的学习,是很难面对今后职业的。要改变这一现象的方法,比较成功的是运用以课题或项目来开展教学活动的行为导向教学法进行教学,在教学中,淡化知识的系统性和连贯性,更多关注的是知识之间的联系,在联系中学习知识、在综合运用中学习知识,使学生不仅学会了程序设计知识本身,又培养了学生运用程序设计的知识去解决实际新问题的能力,达到“学以致用”的教学目的。

(二)可行性

《VisualBasic程序设计》是一门实践性和操作性很强的课程,知识涉及许多抽象的术语,如摘要:类、对象、过程、语句、控件等等,还有大量的开发工具的使用。仅就VB的开发环境为例,其中就包含了摘要:窗体设计器、代码编辑器、对象浏览器、属性窗口、工程管理器、工具箱、菜单、工具栏等等。把握和熟悉它们的最好方法,就是在不断的结合实际的“案例”(案例教学法)或“课题”(项目教学法)的操作实践中去把握。在教学中,教师可以把课程内容包含在两到三个综合贴近实际的项目,给出案例,再把这个项目分成若干个小项目(或模块)。例如摘要:以开发一个“学生信息管理系统”为一个综合项目(教师首先给出案例演示,以引起同学们的关注),再分别以“登录窗口”、“查询窗口”等为小项目进行设计开发,学习相关的基础知识(如摘要:在设计“登录窗口”的项目中,学生可以把握“文本框、标签、命令按钮、属性设置、变量命名规则、变量定义、变量数据类型、变量的声明语句、赋值语句”等相关知识群)。学生在具有目标明确的项目驱动下,以“做中学”的方法进行学习,这样,不仅可以提高他们学习的主动性和学习乐趣,同时也培养了他们的关键能力。

二、“行为导向教学法”案例

行为导向教学法中的“项目教学法”是指师生以团队的形式共同实施一个完整“项目”的工作而进行的教学活动。通过在开展项目过程中有针对性的工作来培养学生的关键能力,非凡是***工作能力、想象力、创新能力。项目教学法包括了计划、实施和检查及成果展示的全过程。它是由学生自己来完成整个过程的教学方法。以下是一个项目教学法的简案。

项目摘要:学生信息管理系统

(一)教学目标

1.培养学生运用VisualBasic知识解决实际新问题的能力;

2.培养学生***学习和工作的能力;

3.培养学生和人合作的能力。

(二)项目的实施过程

三、需要重点注重的两个新问题

(一)教师角色的转换

在行为导向教学中,对教师提出了更高的要求。教师应是“双师型”的教师,老师的角色由传统的教学主导者转变为教学活动的引导者或主持人,在教学过程中,教师以咨询员、伙伴、朋友等角色出现在学生中,教学方法由注重“教法”转变为注重“学法”,为此,要完成教学任务,教师要付出更多的心血。

(二)项目设计的合理性

项目设计的最重要的原则就是可实践性,以保证学生可操作,并有收获。因此,项目的设计应采用结构化的方法,自上而下,逐步细化的原则;项目的实施,则采用自下而上,由易到难,逐步完善的原则进行。

程序设计论文第2篇

根据非等时距灰色GM(1,1)模型的构建过程,设计数据处理流程,如***1所示。利用VB编写主程序,完成程序用户界面设计,实测数据的输入,MATLAB的调用(包括等时距变换、灰色GM(1,1)模型的构建等),预测数据的输出以及预测拟合曲线与实测曲线对比***的显示等操作。VB调用MATLAB的主要程序代码如下:PublicMATLABAsObject‘在VB变量声明部分声明要调用Matlab的ActiveX对象‘在Command1_Click()中链接Matlab的ActiveX部件SetMatlab=CreateObject("Matlab.Application")‘初始化对象CallMatlab.MinimizeCommandWindow‘matlab窗口最小化g=Matlab.execute(gm)‘执行matlab命令,gm为mat_lab执行代码非等时距时间序列转换为等时距时间序列的主要程序代码如下:dtim=tim(length(tim))/(length(tim)-1);%计算平均时间间隔x0(1)=dat(1);x0(length(tim))=dat(length(tim));fori=2:length(dat)-1x1(i)=dat(i-1)+(dat(i)-dat(i-1))/(tim(i)-tim(i-1))*((i-1)*dtim+tim(1)-tim(i-1));x2(i)=dat(i)+(dat(i+1)-dat(i))/(tim(i+1)-tim(i))*((i-1)*dtim+tim(1)-tim(i));x0(i)=(x1(i)+x2(i))/2;%计算等时距时间序列end灰色GM(1,1)模型构建的主要程序代码如下:x1=cumsum(x0);%一次累加生成fori=1:length(x0)-1;B(i,1)=(-1/2)*(x1(i)+x1(i+1));B(i,2)=1;Yn(i,1)=x0(i+1);end;A=(inv(B'*B))*B'*Yn;a=A(1);u=A(2);%计算发展系数以及灰色作用量fork=1:length(x0)+T;xsum(k)=(x0(1)-u/a)*exp(-a*(tim1(k)/dtim))+u/a;xsum1(k)=(x0(1)-u/a)*exp(-a*(tim1(k)-dtim)/dtim)+u/a;end;xyc(1)=xsum(1);fork=2:length(x0)+T;xyc(k)=xsum(k)-xsum1(k);%累减还原预测数据end。

2工程实例分析

某基坑工程位于青岛市经济技术开发区,地处长江路示范居住中心地段,共分三期开发,每期工程各由4栋32~33层高层住宅、地下2层机械停车库组成,其中二期工程包含5#、6#、7#、8#楼。现以监测点J8、J10、J16、J19、J22的累计位移变化量为时间序列进行建模分析。表2为J16点的部分观测数据。选取第1~8期作为牛顿插值数据,第9~10期作为检验数据。运行程序,依次输入第1~8期的累计时间间隔和累计位移变化量,点击“计算”控件调用MATLAB进行运算,将非等时距数据序列转换为等时距序列,并在用户界面上输出等时距变换结果,然后输入第9~10期的累计时间间隔,点击“预测”控件,调用灰色GM(1,1)模型构建程序模块,计算得出第1~10期的预测数据,并进行精度检验,最终将预测数据、预测模型精度等结果显示输出在用户界面上,如***2所示。将第1~10期实测数据与预测数据进行比较分析,结果如表3所示。为方便直观显示,绘制预测拟合曲线与实测曲线,见***2。其中,实线代表实测数据,虚线代表预测数据从***2中可以看出,J16点采用非等时距灰色GM(1,1)模型模拟的拟合曲线较为平滑,与实测曲线吻合较好。对模型进行精度检验,计算得J16点的后验差比值C=0.1126,小概率误差P=1。由表1可知,利用该工程J16监测点的第1~8期累计位移变化量为时间序列所构建的灰色GM(1,1)模型,其精度等级为一级。依次以监测点J8、J10、J19、J22的同时段累计位移变化量为时间序列建立灰色GM(1,1)模型,并进行精度检验,计算结果见表4。可以看出,4个模型的精度等级均为一级。综上可知,利用该程序对表4数据进行分析,可以获得良好的变形预测结果,精度较高,充分验证了基坑变形非等时距灰色预测模型的可靠性、有效性与实用性,且程序设计界面友好、操作简便、数据处理高效,能够为基坑工程的安全评判提供可靠的数据依据,以便进行适时控制。

3结束语

程序设计论文第3篇

参考日程

负责人

1.专业(或专业课群)确定题目及指导教师,并填写题目报表经主管院长认可

每学年第一学期12—14周

院教学秘书、教学院长

2.确定题目、学生报名、各学院汇总报表。各项准备工作就绪

每学年第一学期15—16周

院教学秘书、专业(或专业课群)负责人

3.各学院做好指导教师及有关人员的思想动员工作,并公布毕业设计(论文)工作要求及评分标准等有关规定

每学年第一学期末

教学院长

4.各学院做好学生的思想动员工作,下达任务书,向学生公布毕业设计(论文)要求及评分标准等有关管理规定。毕业设计(论文)环节开始运行

每学年第一学期末或第二学期第一周

教学院长

5.学生每人作开题报告或开题综述(文字的或宣讲。含文献综述、方案论证、进程计划等)各学院检查开题情况、教务处随机抽查

第二学期第1—4周

专业(或专业课群)负责人、院教学秘书、教学院长

6.期中检查,各学院教学院长领导,各专业(或专业课群)组织检查,学生每人口头汇报、解答问题。各学院对达不到教学要求的学生应给予警告;对优秀学生予以注意培养。各学院检查日程报教务处备案

第8—10周

专业(或专业课群)负责人、院教学秘书、教学院长,教务处随机抽查

7.毕业设计(论文)评阅

第16周

毕业环节指导小组

8.答辨:学生将毕业设计说明书或论文,按要求装订成册,由所在毕业环节指导小组答辨。必须有院级抽查答辨,并检查评分标准执行情况,不符合标准的,由教学院长、组织调整平衡,教务处抽查

毕业教学环节的最后一周内

专业(或专业课群)负责人、院教学秘书、教学院长

9.毕业设计说明书或论文由专业(或专业课群)负责人依据《规定》归档,并推荐评选优秀毕业设计(论文)及参加学校的优秀毕业设计(论文)答辩。

毕业教学环节的最后一周内

专业(或专业课群)负责人、院教学秘书

10.校优秀毕业设计(论文)答辩:各学院各专业推荐2—3名获优秀毕业设计(论文)学生,参加学校组织的优秀毕业设计(论文)答辩。

毕业教学环节的最后一周内

教务处

11.各学院总结毕业设计(论文)工作,并写出一份书面报告(含主要工作经验;毕业设计(论文)完成情况;成果、成绩评定;优秀的和最差的学生典型情况;指导教师工作突出的和差的情况,存在的问题和建议等)交教务处

第19周以前

教学院长

12.提前进行毕业设计(论文)的,原则上参照本规定执行,各阶段相应日程自定,并在开始前将工作日程报教务处

程序设计论文第4篇

参考日程

负责人

1.专业(或专业课群)确定题目及指导教师,并填写题目报表经主管院长认可

每学年第一学期12—14周

院教学秘书、教学院长

2.确定题目、学生报名、各学院汇总报表。各项准备工作就绪

每学年第一学期15—16周

院教学秘书、专业(或专业课群)负责人

3.各学院做好指导教师及有关人员的思想动员工作,并公布毕业设计(论文)工作要求及评分标准等有关规定

每学年第一学期末

教学院长

4.各学院做好学生的思想动员工作,下达任务书,向学生公布毕业设计(论文)要求及评分标准等有关管理规定。毕业设计(论文)环节开始运行

每学年第一学期末或第二学期第一周

教学院长

5.学生每人作开题报告或开题综述(文字的或宣讲。含文献综述、方案论证、进程计划等)各学院检查开题情况、教务处随机抽查

第二学期第1—4周

专业(或专业课群)负责人、院教学秘书、教学院长

6.期中检查,各学院教学院长领导,各专业(或专业课群)组织检查,学生每人口头汇报、解答问题。各学院对达不到教学要求的学生应给予警告;对优秀学生予以注意培养。各学院检查日程报教务处备案

第8—10周

专业(或专业课群)负责人、院教学秘书、教学院长,教务处随机抽查

7.毕业设计(论文)评阅

第16周

毕业环节指导小组

8.答辨:学生将毕业设计说明书或论文,按要求装订成册,由所在毕业环节指导小组答辨。必须有院级抽查答辨,并检查评分标准执行情况,不符合标准的,由教学院长、组织调整平衡,教务处抽查

毕业教学环节的最后一周内

专业(或专业课群)负责人、院教学秘书、教学院长

9.毕业设计说明书或论文由专业(或专业课群)负责人依据《规定》归档,并推荐评选优秀毕业设计(论文)及参加学校的优秀毕业设计(论文)答辩。

毕业教学环节的最后一周内

专业(或专业课群)负责人、院教学秘书

10.校优秀毕业设计(论文)答辩:各学院各专业推荐2—3名获优秀毕业设计(论文)学生,参加学校组织的优秀毕业设计(论文)答辩。

毕业教学环节的最后一周内

教务处

11.各学院总结毕业设计(论文)工作,并写出一份书面报告(含主要工作经验;毕业设计(论文)完成情况;成果、成绩评定;优秀的和最差的学生典型情况;指导教师工作突出的和差的情况,存在的问题和建议等)交教务处

第19周以前

教学院长

程序设计论文第5篇

一、前言

Windows提供强大的功能以及友好的***形用户界面(GUI),使得它不仅广泛的用作管理事务型工作的支持平台,也被工业领域的工程人员所关注。但Windows3.1并非基于优先级来调度任务,无法立即响应外部事件中断,也就不能满足工业应用环境中实时事件处理和实时控制应用的要求。因此,如何在Windows环境中处理外部实时事件一直是技术人员尤其是实时领域工程人员所关注的问题。目前已有的方法大都采用内挂实时多任务内核的方式,如Windows下的实时控制软件包FLX等,而iRMX实时操作系统则把Windows3.1当作它的一个任务来运行。对于大型的工程项目,开发人员可采用购买实时软件然后集成方式。

对中小项目,从投资上考虑就不很经济。如何寻找一种简明的方法来处理外部实时事件依然显得很必要。

本文首先阐述Windwos的消息机制及中断机制,然后结合DPMI接口,给出一种保护模式下中断程序的设计方法,以处理外部实时事件。经实际运行结果表明,该方法具有简洁、实用、可靠的特点,并同样可运行于Win95。

二、Windows的消息机制

Windows是一消息驱动式系统,见***1。Windows消息提供了应用程序与应用程序之间、应用程序与Windows系统之间进行通讯的手段。应用程序要实现的功能由消息来触发,并靠对消息的响应和处理来完成。

Windows系统中有两种消息队列,一种是系统消息队列,另一种是应用程序消息队列。计算机的所有输入设备由Windows监控,当一个事件发生时,Windows先将输入的消息放入系统消息队列中,然后再将输入的消息拷贝到相应的应用程序队列中。应用程序中的消息循环从它的消息队列中检索每一个消息并发送给相应的窗口函数中。一个事件的发生,到达处理它的窗口函数必需经历上述过程。值得注意的是消息的非抢先性,即不论事件的急与缓,总是按到达的先后排队(一些系统消息除外),这就使得一些外部实时事件可能得不到及时的处理。

***1

三、Windows的保护模式及中断机制

1.Windows的保护模式

保护模式指的是线性地址由一个选择符间接生成的,该选择符指向描述表中的某一项;而实模式中则通过一个段/偏移量对来直接寻址。80386(486)CPU提供的保护模式能力包括一个64K的虚拟地址空间和一个4G的段尺寸。Windows3.1实现时有所差别,它支持标准模式和增强模式。标准模式针对286机器,不属本文探讨范围。增强模式是对386以上CPU而言,Windows正是使用保护模式来打破1M的屏障并且执行简单的内存保护。它使用选择器、描述器和描述器表控制访问指定内存的位置和段。描述器表包括全局描述器表、局部描述器表、中断描述器表。保护模式与实模式有许多不同。其中显著的差异是访问内存的机制不同。

2.中断机制

(1)实模式中断

为了便于理解,我们先回顾实模式中断。

在实模式下,中断向量表IVT起到相当重要的作用。无论来自外部硬件的中断或是内部的软中断INTn,在CPU中都产生同样的响应。

①CPU将当前的指令指针寄存器(IP)、代码段寄存器(CS)、标志寄存器压入堆栈。

②然后CPU使用n值作为指向中断向量表IVT的索引,在IVT中找出服务例程的远地址。

③CPU将此远地址装入CS:IP寄存器中,并开始执行服务例程。

④中断例程总以IRET指令结束。此指令使存在堆栈中的三个值弹出并填入CS、IP和标志寄存器,CPU继续执行原来的指令。

(2)保护模式中断

保护模式中断过程与实模式中断过程类似,但它不再使用中断向量表IVT,而使用中断描述符表(IDT)。值得一提的是,Windows运行时IVT还存在,应用程序并不使用它,Windows仍然使用,但含义已不同。

①IVT结构:IVT在RAM的0000∶0000之上,占据开始的1024字节。

它仍然由BIOS启动例程设置,由DOS填充到RAM中。

②IDT中断描述符表:保护模式下,Windows操作系统为实现中断机制而建立的一个特殊表,即中断描述符表IDT。该表被用来保存中断服务例程的线性地址,它们是真正的24位或32位地址,没有段:偏移值结构。中断描述器表最多可含有256个例程说明,详细说明请见【3】。I

DT结构见***2。

***2

③当中断或异常发生时,处理过程与实模式类同。当前的CS∶IP值和标志寄存器值被存储。保存的内容还包括CPU其他内部寄存器的值,以及目前正在被执行的任务的有关信息(若必须发生任务切换的话)。CPU设法获取中断向量后,以它为索引值,查找IDT中的服务例程远地址,接着将控制转移到该处的服务例程。这是与实模式转移到IVT的不同所在。保护模式使用IDTR寄存器分配和定位内存中的IDT中断描述符表。IDT在内存中是可移动的,与IVT固定在内存中刚好相反。IDT中断描述符表在Windows中起决定性的作用。理解了Windows下保护模

式的中断机制。有助于我们理解中断服务程序的设计,它的关键就在于如何将服务例程的地址放入IDT中断描述符表中。当中断发生时,如何将断点地址及CPU各寄存器值保护起来;中断结束时,如何将保护的值恢复。Windows系统本身并不提供实现上述功能的API,而DOS保护模式接口DPMI正具备了上述的功能。

下面我们首先介绍DPMI接口,然后基于它实现Windows下中断服务程序的设计。

四、DOS保护模式接口DPMI

Windows除了标准服务外,还支持一组特殊的DOS服务,称为DOS保护模式接口DPMI,由一些INT2FH和INT31H服务组成。它使应用程序能够访问PC系列计算机的扩充内存,同时维护系统的保护功能。DPMI通过软件中断31h来定义了一个新的接口,使得保护模式的应用程序能够用它作分配内存,修改描述符以及调用实模式软件等工作。

Windows为应用程序提供DPMI服务。即Windows是DPMI的宿主(host),应用程序是DPMI的客户(client),可通过INT-31H调用得到DPMI服务。INT-31H本身提供多功能。其中它的中断管理服务允许保护模式用于拦截实模式中断,并且挂住处理器异常。有些服务能够和DPMI宿主合作,以维护应用程序的虚拟中断标志。

可以用INT31H来挂住保护模式中断向量,以中断方式处理外部实时事件。利用INT31H,功能0205H:设置保护模式中断向量,将特定中断的保护模式处理程序的地址置入中断向量里。调用方式:AX=0205H,BL=中断号,CX∶(E)DX=中断处理程序选择符:偏移值。返回:执行成功CF=清零,执行失败CF=置位。

挂住/解挂中断向量的时机很重要。主窗口第一次被创建时会传送它WM-CREATE消息,这时是挂住中断向量的最好时机。退出时需解挂向量,否则Windows可能崩溃。主窗口接收到WM-DE-STROY之后进行解挂工作,是最适合的。解挂向量可先用INT35H,0204H功能将老的中断向量保存,退出时用INT35H,0205H恢复。

五、编程实现

有了DPMI的支持,我们就可以很方便地处理数据采集、串行通信等工业过程中的实时事件。下面以Windows3.1平台下中断方式实现的串行通信为例,说明中断程序的编制和实现。为便于参考,给出了详细的代码。开发平台BC3.1/BC4.5,其本身支持0.9版的DPMI,无需运行其它支持DPMI的软件。编程语言C,可与C++混合编译。

初始化COM1,9600波特率,每字符8bits,1个停止位,中断接收,查询发送。

//windowsasycommunication

//byLiXiuming

//lastmodifiedonJune25,1996

#include〈windows.h〉

#include〈dos.h〉

voidinterruptfarDataReceive();

voidinterruptfar(*old-vector)();

unsignedchardatacom-r[1024],datacom-s[1024];

intinflag=0;

unsignedints8259;

intInitCom1()

{//串口1初使化

s8259=inportb(0x21);//读入8259当前状态并保存

outportb(0x21,s8259&0xe8);//初始化8259,允许0x0c号中断

outportb(0x3fb,0x83);

outportb(0x3f8,0x0c);

outportb(0x3f9,0x00);

outportb(0x3fb,0x03);

outportb(0x3fc,0x08);//允许中断信号送到8259A,以便能中断

outportb(0x3f9,0x01);//0x01,中断允许

return1;

}

voidinterruptfarDataReceive()

{//中断接收子程序

staticinti=0;//静态局部变量

charrechar=0;//每中断一次,i自动加1

rechar=inportb(0x3f8);//从数据口读出发送过来的数据

if(inflag==0)

{

if(rechar!=s&&i==0)//帧起始

{

i=0;

gotoll;

}

datacom-r[i++]=rechar;//存入datacom-r[](通信缓冲区)

if(rechar==e)//帧结束

{

inflag=1;

i=0;

}

}

ll:outportb(0x20,0x20);//回送中断结束标志

}

//调用DPMI

//保存旧的0CH号保护模式中断向量

//设置新的保护模式中断服务例程

voidInitCom(void)

{

asm{

cli

movax,204h

movbl,0ch

int31h

sti

}

old-vector=MK-FP(-CX,-DX);//保存

asm{cli//设置新的0x0c中断服务例程

movax,205h

movbl,0ch

movcx,segdatareceive

movdx,offsetdatareceive

int31h

sti

}

InitCom1();

}

//恢复8259状态

//恢复0CH保护模式向量

voidRestoreComm(void)

{

outportb(0x21,s8259);

asm{

cli

movax,205h

movbl,0ch

movcx,segold-vector

movdx,offsetold-vector

int31h

sti

}

}

在窗口第一次被创建时会传送它WM-CREATE消息,这时调用InitCom()即可。在主窗口关闭时,即主窗口中收到WM-DESTROY消息时,调用RestoreComm()恢复原来的状态。

这样在对串口初始化,设置中断服务例程后,通信事件发生时,会立即跳入中断子程序中执行,越过系统的消息队列,达到实时处理通信事件的目的。而数据处理模块可通过全局标志flag访问全局的数据通信缓冲区获取实时数据。这种实现方式与基于消息机制的Windows通信API实现相比具有实时性强的特点,因为它超过Windows系统的两极消息机制。

上述程序已在实际系统中得到应用。在Windows3.1支持下,同时运行三个Windows任务:服务器SERVER(内有实时串行通信,多个网络数据子服务),客户CLIENT,FOXPRO数据库系统。整个系统运行良好。切换到WIN95平台下(支持0.9版DPMI),系统也运行良好。

参考文献

1张豫夫、曹建文译.【澳】BarryKauler著.Windows汇编语言及系统程序设计.北京大学出版社,1995

程序设计论文第6篇

DSP芯片是专门为实现各种数字信号处理算法而设计的、具有特殊结构的微处理器,其卓越的性能、不断上升的性价比、日渐完善的开发方式使它的应用越来越广泛。将计算机网络技术引入以DSP为核心的嵌入式系统,使其成为数字化、网络化相结合,集通信、计算机和视听功能于一体的电子产品,必须大大提升DSP系统的应用价值和市场前景。将DSP技术与网络技术相结合,必须解决两个关键问题:一是实现DSP与网卡的硬件接口技术,二是基于DSP的网络通信程序设计。DSP与网卡的硬件接口技术参考文献[1]有比较详尽的论述,以下主要讨论基于DSP的网络通信程序设计。

1通信协议的制定

协议是用来管理通信的法规,是网络系统功能实现的基础。由于DSP可以实现对网卡的直接操作,对应于OSI网络模型,网卡包含了物理层和数据链路层的全部内容,因此,规定了数据链路层上数据帧封装格式,就可以为基于DSP的局域网络中任意站点之间的通信提供具体规范。因为以太网是当今最受欢迎的局域网之一,在以太网中,网卡用于实现802.3规程,其典型代表是Novell公司的NE2000和3COM公司的3C503等网卡,所以研究工作中的具体试验平台是以DSP为核心构成的以太局域网,主要用于语音的实时通信,所使用的网卡为Novell公司的NE2000网卡。NE2000网卡的基本组成请见参考文献[2],其核心器件是网络接口控制器(NIC)DP8390。该器件有三部分功能:第一是IEEE802.3MAC(媒体访问控制)子层协议逻辑,实现数据帧的封装和解封,C***A/CA(带碰撞检测功能的载波侦听多址接入)协议以及CRC校验等功能;第二是寄存器堆,用户对NE2000网卡通信过程的控制主要通过对这些寄存器堆中各种命令寄存器编程实现;第三是对网卡上缓冲RAM的读写控制逻辑。DP8390发送和接收采用标准的IEEE802.3帧格式。IEEE802.3参考了以太网的协议和技术规范,但对数据包的基本结构进行了修改,主要是类型字段变成了长度字段。所以,以DSP为核心的局域网内通信数据包基本格式如***1所示。

DSP读出数据包和打包从目的地址开始。目的地址用来指明一个数据帧在网络中被传送的目的节点地址。NE2000支持3种目的地址:单地址、组地址及广播地址。单地址表示只有1个节点可以接收该帧信息;组地址表示最多可以有64个字节接收同一帧信息;而广播地址则表示它可以被同一网络中的所有节接收。源地址是发送帧节点的物理地址,它只能是单地址。目的地址和源地址指网卡的硬件地址,又称物理地址。

在源地址之后的2个字节表示该帧的数据长度,只表示数据部分的长度,由用户自己填入。数据字段由46~1500字节组成。大于1500字节的数据应分为多个帧来发送;小于46字节时,必须填充至46字节。原因有两个:一是保证从目的地址字段到帧校验字段长度为64字节的最短帧长,以便区分信道中的有效帧和无用信息;二是为了防止一个站发送短帧时,在第一个比特尚未到达总线的最远端时就完成帧发送,因而在可能发生碰撞时检测不到冲突信号。NE2000对接收到的从目的地址字段后小于64字节的帧均认为是“碎片”,并予以删除。在数据字段,根据系统的具体功能要求,用户可以预留出若干个字节以规定相应的协议,以便通信双方依据这些字节中包含的信息实现不同的功能。

2基于DSP的网络通信程序设计

如果基于网络操作系统,用户可以利用一些软件对网络操作系统的支持,很容易地编写出优秀的网络通信程序,但这些程序必须依附于网络操作系统。而在DSP环境下,必须深入了解网络接口控制器(NIC)的工作原理[2],通过对网络直接编程,实现局域网内任意站点之间的通信而完全抛开网络操作系统。

DSP对网卡的通信过程控制就是DSP对DP8390中各种寄存器进行编程控制,完成数据分组的正确发送和接收。DP8390的所有内部寄存器都是8位,映像到4个页面。每个页面有16个可供读写的寄存器地址(RA=00H~0fH)。页面的选择由命令寄存器CA控制。第0页寄存器用于收发过程,第1页寄存器主要用于DP8390的初始化,第2页寄存器则用于环路诊断。DSP对寄存器的操作是将寄存器作为DSP的端口设备,其实际物理端口地址(PPA)为网卡基本I/O端口地址(BIOA)与寄存器地址(RA)之和(即PPA=BIOA+RA)。应注意的是,PPA与寄存器间并不存在一一对应关系,对PPA的读操作与写操作并不一定是对同一寄存器进行的,这种情况在第0页尤其明显。用户数据分组在DSP和网卡交互是通过网卡的数据端口实现的,既可以用DMA方式也可以用PIO方式读入数据分组或将数据分组送至网卡RAM缓冲区。在本系统中,DSP采用DMA方式对网卡进行数据读写。网卡的数据端口地址(NDPA)为网卡基本I/O地址(BIOA)加偏移地址10H(即NDPA=BIOA+10H)。

网卡通信过程控制可分为网卡初始化、接收控制和发送控制。下面分别予以讨论。

2.1网卡初始化

网卡初始化的主要任务是设置所需的寄存器状态,确定发送和接收条件,并对网卡缓冲区RAM进行划分,建立接收和发送缓冲环。具体过程请参阅参考文献[2]。需要说明的是,每一块网卡被赋予一个物理地址,以便通信站点的标识。这个物理地址存在网卡的PROM(存储地址为0000~0005H)六个单元中,在网卡初始化时,通过远程DMA读入DSP内存中,并送入网卡物理地址寄存器。在一步的意义在于:一方面,如果能正确读出网卡的物理地址,则说明网卡硬件基本没有问题,网卡的上电复位和DSP对网卡的初始化顺利通过;另一方面,这个物理地址可以用于DSP网络系统中的点名、包的过滤丢弃等服务,也就是说,在链路层根据数据帧携带的源地址和目的地址确定数据报从哪里来,是否接收或丢弃。网卡初始化时另一个重要的工作就是接收缓冲环的设置,为了有效利用缓冲区,NIC将接收缓冲区RAM构成环形缓冲结构,如***2所示。

接收缓冲区RAM分成多个256字节的缓冲区,N个(N最大为256)这样的缓冲区通过指针控制链接成一条逻辑上的缓冲环。缓冲环的开始页面地址存入PSTART寄存器,环页面结束地址存入PSTOP寄存器。PSTART和PSTOP确定了接收缓冲环的大小和边界。为便于缓冲环读写操作,还需要2个指针:当前页面指针CURR和边界指针BNRY。CURR确定下一包放在何处,起着缓冲环写页面指针作用;BNRY指向未经DSP取走处理最早到达的数据包起始页面,新接收的数据包不可将其覆盖,起着缓冲环读页面指针的作用。也就是说,CURR可以告诉用户网卡接收的数据分组当前放到了什么位置,而BNRY则用于确定DSP读缓冲环到了什么地方。由于接收缓冲区为环形结构,BNRY和CURR相等时,环缓冲区可能满也可能空。为了使NIC能辨别这两种状态,规定当BNRY等于CURR时,才认为环缓冲区满;当缓冲区空时,CURR比BNRY指针值大1。因此,初始化时设置:BNRY=PSTART,CURR=PSTART+1。这时读写指针不一致,为了保证正确的读写操作,引入一软件指针NEXTPK指示下一包起始页面。显然,初始化时NEXTPK=CURR。这时,缓冲环的读指针对NEXTPK,而BNRY只是存储分组缓冲区的起始页面边界指示,其值为NEXTPK-1。

2.2接收控制过程

DSP完成对DP8390的初始化后,网卡就处于接收状态,一旦收到分组,就自动执行本地DMA,将NIC中FIFO数据送入接收缓冲环,然后向主机申请“数据分组接收到”中断请求。DSP如果响应中断,则启动网卡远程DMA读,将网卡缓冲区中的数据分组读入学生机存储区,然后对接收缓冲环CURR、NEXTPK、BNRY指针内容进行修改,以便网卡能从网上正确接收后续分组。DSP响应网卡接收中断后,接收控制过程如下:

①设置远程DMA的起始地址;RSAR0=00H,RSAR1=Nextpk。

②设置远程DMA操作的字节数,这个长度在46~1500字节范围内根据具体要求自己确定。

③0AH送命令寄存器CR,启动远程DMA读。

④从网卡数据端口依序读入数据分组,注意,最先读入的4字节非数据分组内容,第1字节为接收状态,第2字节为下一包页地址指针,3与4字节为接收字节数。第2字节内容应该送入Nextpk,其它字节根据用户要求处理。

⑤修改边界指针BNRY=Nextpk-1。

⑥清除远程DMA字节数寄存器RBCR0和RBCR1。

2.3发送控制过程

DSP先执行远程DMA写操作,将内存中的数据分组传至网卡发送缓冲区,然后启动发送命令进行数据分组发送。发送控制过程如下:

①设置远程DMA的起始地址为网卡发送缓冲区起始地址;

②设置远程DMA操作的字节数;

③12H送命令寄存器CR,启动远程DMA写;

④依序送出数据分组至网卡发送缓冲区;

⑤清除远程DMA字节数寄存器;

⑥设置发送字节数寄存器TBCR0和TBCR1;

⑦12H送命令寄存器CR,启动数据分组发送。

3发送方发送频率的控制

发送方发送频率的正确控制主要保护两点:一是有一个最小发送时间间隔,否则会因为接收方不能及时接收而导致系统瘫痪;二是发送频率能够足具体的功能实现要求。譬如在语音的实时通信中,发送频率就取决于声卡的采样频率。在8kHz采样频率时,声卡每秒钟采样8000字节,采用1024字节需用时128ms,如果通信协议规定发送1次传送1024字节有效数据,则必须每128ms发送一次才能保证缓冲区有新数据待发送,也才能保证接收方有新数据播放。128ms是一个理论计算数值,在实际的操作中采样速度和发送频率之间总是不能完全匹配,而存放数据的缓冲区大小是有限的,如果没有良好的控制技巧来实现正确发送,就会造成声音抖动和延时。解决的办法是双缓冲技术和双指针控制,并且根据采样速度和发送频率之间的匹配情况送入不同的发送通信进行处理后发送。正确发送的含义有两方面,一是每次发送的都是新数据,二是能满足接收方总在播放新数据的需求。

4接收方防止数据包的丢失

由于DSP通过中断请求判断是否有数据分组到来,如果中断繁忙而两个数据包到来时间相差非常短,DSP有可能只响应一次中断,从而导致丢包的发生。分析网卡接收数据过程,当网卡收到数据分组时,首先执行本地DMA,将NIC中FIFO数据送入接收缓冲环,并将本地DMA操作的起始地址存放在当前页寄存器(CURR)和当前本地DMA寄存器(CLDA0、CLDA1)中,DSP从网卡接收缓冲环读出数据到存储器则称远程DMA操作,用软件指针Nextpk来指示远程DMA的起始页面。因此通过比较网卡本地DMA和远程DMA的当前地址,即在中断服务子程序中比较CURR和Nextpk指针,或比较CLDA0、CLDA1和Nextpk指针,就可以保证当前数据分组放到了哪里就读出到哪里,从而防止丢包的发生。

程序设计论文第7篇

windowsnt是一个功能全面的操作系统,具有完全集成式的连网能力,它的网络模型开始于mac子层,网络接口卡(networkinterfacecard以后简称网卡或nic)驱动程序驻留在其中。通过相关的网卡把windowsnt与网络连接起来,但一直到80年代后期,许多传输协议的实现受限于mac层接口的独特实现,因为mac层定义了协议与网卡之间的转换机制。

1989年,microsoft和3com两公司提出了一个定义mac层与osi模型高层协议驱动程序之间的网络设备接口规范(networkdeviceinterfacespecification:ndis),ndis给数据交换提出了一个灵活的环境,它规范了软件接口──称为ndis接口,传输协议可用它与网卡驱动程序进行通信。因此在windowsnt环境下开发核心态网卡驱动程序应遵循ndis规范。

对于高速网络fddi(fiberdistributeddatainterface)网卡驱动程序还需要smt(stationmanagement)站管理功能的实现,否则将不能作为一个fddi站连入环结构中,只能实现点到点间的数据通信。故有必要将smt软件移植到网卡驱动程序中,这将又导致对miniportnic驱动程序编程框架的破坏,于是有必要形成fddi网卡驱动程序(包含smt)与windowsnt操作系统的良好接口──由逻辑网卡的注册和mac层驱动程序的初始化来完成。

所以,本课题旨在深入研究应用microsoft公司的ddk(devicedriverkit)将smt移植于windowsnt的fddi网卡驱动程序过程中如何注册miniportnic驱动程序。即怎样正确注册逻辑网卡和mac驱动程序的初始化。着重讨论与初始化相关的上边缘函数的使用和调用关系以及初始化过程中遇到的各种问题的具体解决。

第一章windowsnt环境下fddi网卡驱动程序

总体结构介绍

第一节windowsnt网络结构

§1.1.1windowsnt网络体系结构

windowsnt的网络体系结构是基于国际标准化(iso)制定的标准模型──开放式系统互连(opensysteminterconnection:osi)参考模型分层建立的,这种方式有利于随时扩展其它功能和服务。

windowsnt网络模型开始于mac子层,网卡驱动程序就驻留在其中。它通过相关的网卡把windowsnt与网络连接起来,***中的多个网卡表明在一台运行windowsnt的计算机上能使用多种网卡。

这一网络体系结构包括两个重要接口──ndis接口与传输驱动

程序接口(tdi)。这两个接口把两个层隔离开来,办法是相邻的部件只允许按单一的标准来写,不允许多重标准。例如一个网卡驱动程序(在ndis接口的下面)就不需要特地按每个传输协议来写它的代码块,恰恰相反,该驱动程序是写给ndis接口的,它通过符合ndis的相应传输协议来请求服务。这些接口包含在windowsnt的网络体系结构中,以容纳可移植、可互换的模块。

在两个接口之间,是传输协议。它在网络中起着组织者的作用。一个传输协议规定了数据以何种方式呈递给下一个接收层,以及如何对数据相应地进行打包。它通过ndis把数据传给网卡驱动程序,并通过tdi把数据传给转发程序(redirector)

tdi之上是转发程序,它把本地的网络资源申请转送给网络。

为了能和其他厂商的网络互连,windowsnt允许有多个转发程序。对于每一个转发程序windowsnt计算机必须也有一个相应的供应者(provider)(由网络厂商提供)。多供应者路由选择程序决定适当的供应者,然后借助于供应者,对应用请求到相应的转发程序做出选择。

§1.1.2windowsnt网络驱动程序

windowsnt支持两种类型的网络驱动程序

传输驱动程序

实现数据链路层中的逻辑链路控制子层协议和传输层协议。向下与ndis接口,向上与tdi接口。

网卡驱动程序

实现对物理层的管理和数据链路层中介质访问控制子层协议,通过ndis向下管理物理网卡,向上与传输驱动程序通信。

§1.1.3windowsnt网卡驱动程序

windowsnt环境下的网卡驱动程序也分为两种:

miniport网卡驱动程序:miniport驱动程序只须实现与网络硬件相关的操作(包括发送和接收)。而所有底层网卡驱动程序的通用操作(如同步),一般由ndis接口程序来实现。

full网卡驱动程序:full网卡驱动程序必须实现所有硬件相关和同步、排队等操作。例如full网卡驱动程序为了响应数据接收,需要保持本身的捆绑信息,而miniport就可以由ndis接口库来实现。

在windowsnt的早期版本中,full网卡驱动程序要求开发者实现许多底层操作,来处理多处理器的核心问题以及处理器、线程的同步,这样不同的开发者在大量重复着许多相同的工作。

而miniport网卡驱动程序允许开发者仅仅写一些与网络硬件相关的代码即可,而那些通用的函数由ndis接口库来实现,这样开发出来的驱动程序减少了不必要的工作。

第二节miniport驱动程序的结构

ndis接口规范了网卡驱动程序的实现,同时也对tdi驱动程序的实现提出了一定的要求,在nt中,ndis约束下的网卡驱动程序、tdi驱动程序和系统的关系如下***所示:

***2.0ndis约束下的网卡驱动程序、tdi驱动程序和系统的关系

miniport驱动程序包括驱动程序对象、驱动程序源代码和ndis接口库代码。windowsntddk提供ndis.h作为miniport驱动程序的主要头文件,定义了miniport驱动程序的入口点、ndis接口库函数和通用数据结构。

上边缘函数的作用是网卡驱动与ndis接口库进行通信,而下边缘函数是tdi协议驱动程序与ndis通信的手段。

§1.2.1miniport网卡对象

ndis用一个叫做逻辑网卡的软件对象来描述系统中的每块网卡,而逻辑网卡与windowsnt设备对象的通信由i/o子系统来管理,描述网卡的设备对象包括相关的网络信息如名字、网络地址和网卡内存基地址等,它还包含与硬件相关的驱动程序状态数据(捆绑数目,捆绑句柄,包过滤数据库等)。ndis分配一个句柄到miniportinitialize这个上边缘函数的一个结构中,然后miniport网卡驱动程序将在以后提供这个句柄来给ndis调用,这个结构一直被ndis保持,并且对miniport驱动程序不透明。

当miniport网卡驱动程序初始化一块网卡时,它创立自己的内部数据结构来描述网卡,记录需要它管理的与设备相关的状态信息。当miniport网卡驱动程序调用ndismsetatttibutes或ndismsetattributesex两ndis库函数时,它传递一个句柄给这数据结构。这样,当调用miniport驱动程序入口点时,它就传递这个句柄来验证驱动程序所对应的网卡的正确性。这个数据结构为miniport网卡驱动程序所拥有并维护。

§1.2.2网络对象标识符

miniportnic驱动程序还需要维护一组对象,这些对象是系统定义的对象标识符(objectidetifier:oid)来标识,以描述驱动程序的性能和当前状态信息。为查询这些信息,上层驱动程序调用ndisrequest向ndis接口库指示oid。oid表示了调用所需的信息类型,如miniport驱动程序所支持的lookahead缓冲区大小等。ndis接到上层驱动程序的查询请求,将oid传递给上边缘函数miniportqueryinformation实现对oid的查询,如果上层驱动程序请求改变状态信息则调用miniportsetinformation实现对oid的设置。

§1.2.3miniport网卡驱动程序代码

典型的miniportnic驱动程序必须有一些函数来通过ndis接口实现上层驱动程序与硬件的通信。这些函数称为上边缘服务函数。

这些上边缘服务函数由驱动程序的开发者根据驱动程序面向的特定低层网络类型和硬件以及相应环境,可以有选择地实现,但必须保证驱动程序最基本的功能,这些基本功能包括初始化、发送、中断处理、重置、参数查询与设置和报文接收。

miniportinitialize:操作系统根据系统配置信息,检测出网卡已安装时,由ndis接口在初始化时调用,主要完成低层网络类型确定,对应于物理网卡的逻辑网卡初始化,中断信息注册,网卡与主机通讯方式的确认。i/o端口的申请与注册,内存映像,mib的初始化,物理网卡的验证与初始化等。

miniportreconfigure:支持网卡参数动态变化,和miniportinitilize一样由ndis接口以初始化级别调度执行(不能屏蔽中断,必须由驱动程序承认并清除在此期间产生的中断),支持即插即用和软配置的网卡在动态改变参数时,必须提供此函数。

miniportqueryinformation:查询网卡的状态以及网卡驱动程序的操作或统计参数,如是否支持组通讯、网卡的物理速率是否支持回环、是否支持直接拷贝等,这些参数以oid方式统一管理。

miniportsetinformation:ndis接口或协议驱动程序通过调用此接口改变驱动程序维护的oid库,一些操作参数的改变也将同时改变驱动程序状态,例如组地址的设置。

miniportreset:包括网卡硬件重置和驱动程序软件重置,软件重置包括驱动程序状态重置,以及一些相关的参数重置,还需考虑有些参数的恢复,重置时不必完成所有正在活跃的外部请求,但必须释放已占用的外部资源。

miniporthalt:挂起网卡并释放该网卡驱动程序占用的所有资源,在此期间不屏蔽中断。

miniportisr:高优先级的中断处理程序,进行的工作包括初始中断处理类型,决定是否进行中断转交,对卡上中断进行处理等,该服务类型只在以下情况被调用:

ndis接口调用miniportinitialize和miniporthalt两函数时。

.中断处理类型设为每此中断处理过程都调用时。

为使系统能及时响应所有硬件中断,高优先级的硬件中断处理程序应尽可能的减少运行时间,防止长时间的屏蔽低优先级中断,避免造程中断丢失。

miniporthandleinterrupt:由中断延时处理程序在中断延时处理时进行调用。ndis排队所有的延时处理,该服务主要处理发送完成、报文接收、描述符用尽、溢出、网卡异常等中断。

miniportsend:ndis收到上层发送请求时经过若干协议处理再向下调用此服务过程,发送的packet已含有llc和mac头,该服务过程进行边界对齐、packet约束重整、描述符映射和报文发送、以及发送资源和packet缓冲队列管理。

miniporttransferdata:多个已和网卡捆绑的协议驱动程序在接收到报文到达指示后,向网卡驱动程序发出传送请求以拷贝各自所需的报文数据部分,网卡驱动程序根据各协议驱动程序对单个packet是否进行多次拷贝,以决定是否暂存只允许单次拷贝的packet等。

miniportcheckhandle:ndis每秒调用此服务函数一次,驱动程序发现网卡异常时报告给ndis由ndis调用miniportreset进行硬件重恢复。

miniportenableintrrupt:中断使能。

miniportdisableinterrupt:中断屏蔽。

另外,每个网卡驱动程序必须有一个初始化入口点,由driverentry函数实现,它和系统相关,由操作系统在装入驱动程序时调用,主要完成初始化ndiswrapper,再由wrapper初始生成驱动程序管理块并完成相应各种初始化工作,登录网卡驱动程序所有上边缘服务入口点,同时写入ndis版本信息。

§1.2.4ndis接口库

ndis接口库包括在ndis.sys中,它是一个核态函数库,有一套抽象的函数,无论协议驱动程序还是nic驱动程序都连接到这个库中,以实现上下层之间的操作。

第二章fddi网卡驱动程序的加载和运行

第一节网卡驱动程序的安装

windowsnt网卡驱动程序安装的目的是实现网卡相应硬件信息和驱动程序在windowsnt注册库中的注册,使windowsnt能够正确识别网卡,了解所必需的软硬件信息并能在windowsnt启动时加载相应驱动程序。

网卡驱动程序安装时,首先在主群组的控制面板中选择“网络”,然后添加网卡,指定相应信息文件──oemsetup.inf的路径,以完成以下两个必要的操作:

复制驱动程序到相应的系统目录(windowsnt根目录\system32\drivers\)中;

在windowsnt注册库中存入相应软硬件信息。

下面主要以fddi网卡为例介绍安装驱动程序所必需的工作:

§2.1.1网卡一般硬件参数

对于fddi网卡,必须在编写其oemsetup.inf文件时确定以下硬件参数:

总线类型:pci(5)……括号中的数字5表示pci总线在ndis中的总线类型代码;

厂商代号:0x5588……系统加载时确定网卡的标记,也是编程时确定pci槽号的标识;

cfid:0x01;

介质类型:光纤(3)……括号中的数字表示光纤在ndis中的介质类型代码;

是否支持全双工:支持。

对于其它的硬件信息在此inf配置信息文件中可有可无,如若配置,则可在驱动程序的编写时利用这些信息,方便编程,同时有利于其它应用对其参数的确定和使用。

§2.1.2fddi网卡加载时需在注册库登录表里做的网络配置

网卡驱动程序的安装通常将创建登录表中的四个不同子键:

softwareregistrion键,对应于驱动程序,存在于hkey_local_machine\software\company\productname\version中。我们的fddi网卡驱动程序所对应的是hkey_local_machine\software\net612\yhfddi\yhfddi1.0;

网卡的软件登录键,存在于hkey_local_machine\software\microsoft\windowsnt\nt3.51\networkcards\yhfddi1;

驱动程序的服务登录键,存在于hkey_local_machine\system\currentcontrolset\services

网卡的服务登录键,存在于hkey_local_machine\system\currentcontrolset\services

对于每一个网络部件,一个名为netrules的特殊子键在邻近的驱动程序或网卡登录子键里创建,netrules标识网络部件为网络整体的一部分。

fddi网卡驱动程序对应的标准软件登录表项将出现在以下路径:

hkey_local_machine\software\net612\yhfddi\yhfddi1.0;

驱动程序对应的标准项的值为:

description=yhfddi/pciadaptercontroller

installdate=……

……

refcount=0x01

servicename=yhfddi

softwaretype=driver

title=yhfddi/pciadaptercontroller

而且在yhfddi驱动程序相关的netrules子键下,这些值项为:

bindable=yhfddidriveryhfddiadapternonexclusiver

bindform=“yhfddisys”yesnocontainer

class=reg_multi_sz“yhfddidriverbasic”

infname=oemnad1.inf

type=yhfddisysndisdriveryhfddidriver

use=driver

yhfddi网卡在如下路径的networkcards子键里介绍:

hkey_local_machine\software\microsoft\

windowsnt\nt3.51\networkcards\yhfddi1;

网卡的标准项包括以下这些值:

description=yhfddi/pciadaptercontroller

installdate=……

manufacturer=net612

productname=yhfddi

servicename=yhfddi01

title=[01]yhfddi/pciadaptercontroller

§2.1.3编写inf信息配置文件

guiinf描述语言被windowsnt用以书写系统所有部件的配置文件,当然也可以用以书写网络系统各部件的配置文件,该配置文件描述了网络部件安装、配置、删除的执行过程。当网络部件进行初始安装或二次安装(通常通过ncpa进行)时,安装程序读取部件对应的配置文件,进行解释执行。guiinf描述语言由节、命令、逻辑操作、变量规范、流程控制以及一套调用dll或外部程序的机制组成,其中,节是配置文件的主体,节可分为install节(类似于函数),shell节(也类似于函数,但可调用insall和shell节),detect节(不包含命令),一个配置文件一般由若干不同类型的节组成。驱动程序的开发者根据需要可以在配置文件中编写相应代码,使得用户和系统之间能进行交互,并且由用户决定一些配置参数。

nt网卡配置文件有其一套规范,驱动程序开发者必须按规范编写配置文件,一般来说,一个配置文件至少应该提供下面三个节:

安装入口点:[identify]shell节。该节主要功能是给出安装部件的类型名,系统通过它识别该部件属于哪一大类(display,mouse,scsi,network等)中的哪一类(网络adapter,driver,transport,service,network和netprovidor),同时,还需要给出映像文件和配置文件所在的源介质及标识。

[returnoption]shell节。系统执行安装identify节后,执行该节。它主要功能是检查所需安装的部件是否支持的硬件平台和语言,并给出网卡名(有些配置文件支持多类网卡,此时必须让用户进行选择,并获得选择结果)。

[installoption]shell节。该节是配置文件得主体,也是上次安装完后再次进行配置、删除、更新的入口点。主要功能是拷贝映像文件和配置文件,生成配置的各种选项,创建该部件在注册库中对应的各种登录子树并更新重写。

第二节驱动程序的加载过程

§2.2.1windowsnt的启动过程

第一阶段:调入装入程序。和硬件平台相关,x86机器首先由rom装入根扇区,再由根扇区装入ntldr;

第二阶段:硬件检测。x86机器调ntdetect程序最大限度地获取各种硬件设备信息,引导hal及基本卷设备驱动程序,以便引导nt内核;

第三阶段:获取注册库中各种控制信息,如用户定义的非页内存大小;第四阶段:初始化注册库\registry\machine下system和hardware并创建currentcontrolset,为装入相关硬件设备驱动程序作准备;

第五阶段:装入基本核心驱动程序;

第六阶段:释放一些已经完成使命的装入初始数据块;

第七阶段:进一步初始化注册库,以便有些依赖于基本核心驱动程序的上层驱动程序能顺利装入;

第八阶段:服务控制器装入应该由该服务控制器装入的各种驱动程序。

§2.2.2fddi网卡驱动程序的加载过程

在windowsnt启动的第五个阶段,将加载核心驱动程序。而对于ndis网卡驱动程序是在ndis接口(ndis.sys)加载后调入运行,向ndiswrapper注册、初始化、查询设置参数等。

windowsnt启动时,相应的实体如nt的服务控制器根据注册库中yhfddi驱动程序的配置注册信息,初始化ndiswrapper,并装入相应的驱动程序,生成驱动程序管理块结构,申请内存以保存各种信息,向ndiswrapper注册驱动程序。初始化和注册完毕后,再由服务控制器读取注册库中相应的链接信息。

在ndiswrapper和yhfddi驱动程序初始化和注册成功后,ndiswrapper根据系统相应的注册信息,加入和yhfddi驱动程序所对应的fddi网卡,同时读入网卡的注册信息,并进行网卡注册和网卡初始化。

在以上过程成功后,wrapper将查询和设置驱动程序的各种参数,了解驱动程序对哪些操作支持,决定对上层驱动程序的支持范围。

第三节fddi网卡驱动程序的注册

driverentry函数是windowsntddk规定的核心驱动程序的入口点,wrapper识别到入口点后,调入驱动程序,在driverentry函数内完成两个基本注册任务:

调用ndisminitializewapper函数向ndis接口报告驱动程序将以miniport类网卡驱动程序注册。ndis建立它需要记录的驱动程序状态信息,同时返回ndiswrapperhandle,驱动程序保存这个句柄,以利后来调用ndisxxxconfiguration和initialization等函数。

填写ndisxx_miniport_characteristics属性结构,主要记录ndis版本号和驱动程序支持的miniportxxx函数的入口点,然后调用ndismregisterminiport函数实现驱动程序的整体注册。

以yhfddi为例所要注册的属性结构的内容大致如下:

ndis_miniport_characteristicsyhfddichar;

(ndis_miniport_characteristics这个结构将在第三章介绍)

yhfddichar.majorndisversion=yhfddi_ndis_major_version;

yhfddichar.minorndisversion=yhfddi_ndis_minor_version;

这两个属性决定驱动程序是ndis的哪个版本所支持,我们所用的是ndis3.0

yhfddichar.disableinterrupthandler=yhfddidisableinterrupt;

yhfddichar.enableinterrupthandler=yhfddienableinterrupt;

yhfddichar.isrhandle=yhfddiinterruptservice;

yhfddichar.handleinterrupthandler=yhfddihandleinterrupt;

以上四项属性是中断处理所需的上边缘服务函数的入口点(句柄)。fddi网卡驱动程序需要有smt站管理功能,而smt是以中断处理方式进行的,故这四项属性在fddi网卡驱动程序中是很重要的。

yhfddichar.initializehandler=yhfddiinitialize;

此项注册的是驱动程序的初始化函数句柄。

yhfddichar.queryinformationhandler=yhfddiqueryinformation;

yhfddichar.setinformationhandler=yhfddisetinformation;

这两项注册的是参数查询和设置函数的句柄。

yhfddichar.sendhanler=yhfddisend;

yhfddichar.transferdatahandler=yhfdditransferdata;

主要提供数据发送和接收函数句柄。

yhfddichar.resethandler=yhfddireset;

此项注册网卡软硬件重置函数句柄。

yhfddichar.halthandler=yhfddihalt;

此项注册网卡驱动程序挂起函数句柄。

yhfddichar.checkforhandler=null;

yhfddichar.reconfigurehandler=null;

这两个上边缘服务函数是fddi网卡驱动程序所不提供的,故置为null。

填好这些结构以后,调用以下函数实现驱动程序的注册:

ndismregisterminiport(

yhfddiwrapperhandle,

&yhfddichar,

sizeof(yhfddichar));

其中yhfddiwrapperhandle是在此之前初始化wrapper调用ndisminitializewrapper所得的句柄。

如果调用ndismregisterminiport不能返回ndis_status_success,必须在退出driverentry之前释放已经分配的资源(如yhfddiwrapperhandle等),故调用

ndisterminatewrapper(yhfddiwrapperhandle,null)。

这样驱动程序没能正确注册,亦不能正常运行。

第四节网卡驱动程序对象查询与设置

如果ndis的管理实体要查询或设置一个特定的网络对象,它必须提供一个32位的oid。oid的结构如下:***2.3.0oid结构***

由上可以看到,oid可分为三大类:

所有ndis驱动程序都有的一般对象;

特定介质的对象;

特殊的与具体实现相关的对象(如多目地址表的长度)。

一般的和特定介质的oid被记录在windowsntddk中,对于这些oidddk文本指明了相关的对象能否通过miniportqueryinformation查询参数和通过miniportsetinformation设置参数。

oid也可被分为操作特性(如多目地址表长度参数)和统计参数(如广播包接收)。最后oid可分为必须的和可选的两种。

oid的前三个字节表明oid的不同类别,而最后一个字节确定这一类别内特定的信息管理对象。

针对于fddi网卡,被查询的oid的第一个字节为0x03。而ndis所查询的介质相关参数为:

0x03010104oid_fddi_long_max_list_size

0x03010108oid_fddi_short_max_list_size

0x03010102oid_fddi_long_current_addr

0x03010106oid_fddi_short_current_addr

tcp/ip传输驱动程序所要查询的fddioid为:

0x03010102oid_fddi_long_current_addr

0x03010103oid_fddi_long_multicast_list

0x03010107oid_fddi_short_multicast_list

通过以上两阶段的查询,ndis和tcp/ip驱动程序就分别了解了网卡驱动程序对其的支持,从而进行相应的捆绑,以便数据传输时正确选择网卡驱动程序。

第五节开发环境与调试方法

开发环境:

fddi网卡驱动程序的开发环境为ntserver3.51,sdk,ddkforworkstation3.51,vc++4.1,硬件平台为586。

调试平台:

主机为ntserver3.51,windbg32

目标机为ntworkstation3.51(check944)

调试方法:

利用dbgprint把目标机上关键信息通过串口传到主机进行分析,以得出ndis驱动程序的调度机制和运转状况;

利用assert产生异常断点,由主机对异常进行控制

自定义宏,进行分级控制,以根据不同情况产生不同调试信息

第四章与smt移植相关的问题讨论

在本yhfddi网卡驱动程序中,smt的移植是极其关键的一部分,主要承担了驱动程序中硬件初始化和中断延迟处理。但由于smt是相对***的软件,这样就有一个ndiswrapper与smt间参数传递的问题。所以本章主要讨论miniport驱动程序与smt的关系和移植smt过程中初始化的要求、中断处理的要求,ndiswrapper与smt如何传递参数。

(一)miniportfddi网卡驱动程序与smt的关系。

在第一章已经谈及网卡驱动程序主要实现osi参考模型中的物理层和mac层。而对于fddi网络的物理层又可分为介质相关子层和介质无关子层。

对于我们的fddi/pci是基于x.3.19、x3.148、x3.166和x3.229而实现的。

smt在整个iso七层模型中属低两层范畴。下***是iso模型与fddi层次的对应关系,从而可知fddiminiport驱动程序在nt网络结构中的位置。

即在windowsntfddi网卡驱动程序应包含smt,实现fddi拓扑环上的站管理。

而在驱动程序内部smt主要是在miniport驱动程序中的中断延迟处理上边缘服务中实现的,也可以说是将smt嵌入中断延迟处理程序中,实现ndis接口对smt的正确调度。

yh-fddi驱动程序的实现可分为硬件无关部分和硬件相关部分。

移植smt过程中初始化的要求.

这里的初始化主要是指硬件初始化,包括寄存器的初始化和数据结构的初始化,由smt共用的硬件相关例程库中硬件初始化部分来完成.我们在开发过程序是调用fddi_main(bdd_t*bdd)这个函数来调用smt共用的硬件相关例程库的.可见使用fddi_main(bdd_t*bdd)时,需要传递bdd这个参量,而bdd_t这个数据结构的定义如下:

它包含了各类硬件寄存器的基址,所以要对其进行正确赋值就必须首先在nt的内存中映射一块虚存与网卡内存相对应,也就实现了bdd_t结构的赋值,对fddi_main(bdd_t*bdd)的正确调用.

因此,我们在调用fddi_main前首先将网卡上寄存器内存空间映射到nt的虚存空间上,并将bdd结构正确赋值.以映射bsi_phy_base为例,具体过程如下:

pchardestination;

bdd_t*bdd;

ndis_physical_addressphysicaladdress;

ulongbaseaddress;

ndis_statusstatus;

baseadress=0x0d0000+bsi_phy_base;

ndissetphysicaladdresshigh(physicaladdress,0);

ndissetphysicaladdresslow(physicaladdress,baseaddress);

status=ndismmapiospace(

(pvoid*)&destination,

miniportadapterhandle,

physicaladdress,

bsi_phy_len

);

bdd->bsi_vir_base=(pchar)destination;

adapter->bdd->bsi_vir_base=bsi_vir_base;

/*对adapter结构中的bdd结构赋值,以便在其它上边缘函数中使用这些虚存基地址*/

中断处理要求.

对于中断处理,在smt中主要调用cspintrhandandler()来实现.我们的fddi网卡驱动程序是miniport方式的,若在isr中做此处理将占用大量系统资源,使系统崩溃,所以我们采用只在isr中进行中断的排队,而在dpc中调用cspintrhandler()来完成中断处理.

在中断处理方面还有一个中断屏蔽和中断使能的问题,这两方面smt并不提供,故我们要正确处理.

具体处理方法见第三章.

ndiswrapper与smt间参数如何传递.

miniport方式的网卡驱动程序中,网卡上有中断时,系统反映给ndiswrapper,再由wrapper调度中断处理上边缘服务实现中断处理,在我们的yhfddi网卡驱动程序的中断具体处理是smt完成的所以在调用cspintrhandler时应将adapter结构传进smt以便在以后应用.

如在处理接收中断时,处理的最后应调用ndisindicatefddireceive,向ndiswrapper指示以接收到一个数据包,而ndisindicaterfddireceive的调用需要adapterminiporthandle作为参数,这就必须一级级从中断延迟处理函数(yhfddihandleinterrupt)中将adapter结构传递下来.当然,其它方面如发送,也会有类似的问题需要考虑.

总之,对于smt的移植,需要详尽的在程序中做好接口,才能实现与

smt的数据交换.

结束语

ndis规范在网络两层间提供了一个统一界面,ndis对网络本身而言,是一个带有协议功能的标准接口,对实现者而言,它应该是一个环境,这种环境不仅带有协议功能,更重要的是带有和软、硬平台无关的核心功能支持,它不会受软、硬平台的变化严重影响,无疑,它是软件的移植和兼容的可靠保证,ndis把网络的一部分共性抽象出来,并根据具体的操作系统实现系统和平台相关的基础库以保证ndis的标准性和对开发者提供最大的功能支持,这也将加速和规范开发过程,但是,在操作系统之上提供ndis基础库获得标准同时也失去直接作用于操作系统带来的灵活性以及更强的功能支持,同时,ndis处于网络中层和低层之间,低层网络的快速发展和ndis对网络部分共性的抽象必然导致ndis对实现者的滞后,例如ddk3.51提供的ndis开发环境只支持10m以太网、fddi、令牌网(802.5)、localtalk、arcnet等,而对新出现的快速以太网及atm不提供支持,这对我们如何在ndis环境下实现诸如atm的lanemulation,ipoveratm、快速以太网带来很大问题。

smt是实现fddi网卡驱动程序的关键,然而由于应用ddk开发miniport驱动程序时要遵循其结构框架,所以要想完整地按其结构移植smt,就必须分解smt适应之,即要求对smt有一个很好的理解。但smt是庞大的给开发带来了一定的困难。

参考文献

【1】《devicedriverkit用户手册》

【2】《devicedriverkit核心驱动程序设计》

【3】《devicedriverkit网络驱动程序设计》

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