原來一直對NDIS不太清楚，DM9000AEP能用了後也沒再仔細研究這部分的工作原理。今天恰好看到這篇文章，分析了NDIS，MiniPort以及
網卡驅動的實現原理。
原文地址：http://www.cnblogs.com/sankye/articles/1651280.html
WinCE的網絡驅動實現原理
1.WinCE的網絡通信架構
WinCE的網絡通信架構如圖1所示，WinCE的網絡通信架構中一個重要的角色是網絡結構規範(NetworkDriver Interface Specification，NDIS)，它支持多種網絡媒體，以及提供包括TCP／IP等多種網絡協議。
圖1 WINCE通信網絡的層
其中最上層的Wins0ck是提供給應用層的接口，一般開發網絡應用都會用Winsock接口來開發。NDIS位於協議驅動層下面，而位於硬件驅動Miniport Driver之上。協議驅動層通過調用NDIS封裝層的接口函數，實現與底層硬件驅動的交互。對於協議層來說，NDIS相當於一個Miniport Driver，而對於底層的硬件驅動來說，NDIS相當於上層的協議層，所以NDIS起到承上啓下的作用，也起到對底層硬件接口的規範作用。
2.WinCE網絡驅動架構和實現原理
在WinCE中，網卡驅動的實現原理如圖2所示，在上層的協議驅動層看來，它調用NDIS接口函數訪問網絡設備，其具體實現過程(如圖2虛線框)，是通過調用底層的Miniport Driver接口函數來實現。在WinCE系統中NDIS接口函數庫是Microsoft開發好的，所以開發winCE下的網卡驅動就是編寫一個Miniport Driver，它向上導出接口函數與NDIS接口實現對接，向下直接管理網卡硬件。
圖2 WINCE網絡驅動原理
3.網絡驅動的編程與實現
3.1網絡驅動接口的實現流程
在WinCE中，應用層通過調用NDIS接口(圖3實線框)實現與底層硬件的交互，而NDIS接口是微軟已經開發好的，被定義成一個數據結構體的形式。開發網卡驅動就是寫一個Miniport Driver，導出相應的Miniport接口函數(圖3的虛線框)，這些接口函數會在系統註冊一個Miniport Driver的時候與NDIS封裝層的接口函數對接，這樣內核協議層通過調用NDIS的接口就可以訪問底層硬件。
微軟定義的與Miniport Driver相關的NDIS標準接口總共有18個，針對不同的網絡設備其接口的實現也不盡相同，本流程圖中羅列出的是CS89OO網卡驅動所實現的接口函數，具體的接口實現可參照Platform Builder的幫助文檔。
3.2網絡驅動接口的具體實現
實際網絡驅動的編寫，就是理解wincE下網絡驅動程序的構架，然後針對實際的硬件編寫代碼，實現相應的中間層Miniport Driver接口函數。下面結合利用WinCE5．0內核在脈衝發生器嵌入式主板上移植編寫嵌入式CS8900網卡驅動程序的實例，介紹網卡驅動程序Miniport Driver接口的具體實現(由於本驅動的硬件設備是CS8900，所以在函數接口的取名上一律用CS8900代替Miniport Driver)。
3.2.1網絡驅動程序的入口函數
DriverEntry，該函數中首先調用NdisMinitializeWrapper函數來通知NDIS Library要註冊一個Miniport。然後初始化MINIPORT結構體，所有的Miniport的相關接口函數都會賦到 MINIPORT 結構中， 最後調用NdisMRegisterMiniport來註冊Miniport。通過此函數，實現了Miniport Driver接口與NDIS接口的對接。
3.2.2網絡設備的初始化接口
Miniportlnitialize， 該函數爲調用函數CS8900RegisterAdapter來完成網絡設備的初始化，而CS8900RegisterAdapter 又會調用CS8900Initialize，CS8900Initialize函數會相繼調用：findCS，查找網絡設備；resetCS，重啓網絡控制器，並設置工作模式爲16bit的I／0模式；InitIrq，開啓網絡控制器的中斷；initCS，設置臨時的物理地址，爲網絡控制器設置與嵌入式芯片之間中斷的硬件連接，以及總線讀寫的時序。
3.2.3網絡數據包的發送
WinCE網絡數據發送的流程：當上層協議驅動要發數據時，調用NdisSend請求NDIS發送數據包，NDIS將會調用緊接其下的中間層驅動的CS8900Send，該函數首先調用NdisQueryPacket，得到需要發送包的數據信息，並拷貝到一個緩衝區暫存，這樣做的目的是保證包數據不被丟失。然後調用CS8900RequestTransmit，向網絡控制器發送傳送數據的請求，最後調用函數CS8900CopyTxFrame完成數據包的發生。
3.2.4網絡數據的接收和中斷
網絡設備的接收數據包時通過中斷實現，當網絡接口接收到新數據包時，發送完成或者報錯誤信息及連接狀態都會出發中斷，通常中斷處理程序通過檢測硬件狀態寄存器判斷是哪種情況。
當網絡設備有數據到來的時候，將觸發中斷，相應的中斷處理程序接管中斷後，將調用Miniport Driver所註冊的中斷處理例程CS8900Isr，通過讀取CS8900的中斷寄存器判斷是否是接收到數據中斷，如果是就調用數據接收函數CS8900ReceiveEvent。Miniport Driver通常在這裏把網卡上的數據拷貝到Miniport Driver緩衝區隊列中去，出於效率的考慮，Miniport Driver這時可能不會立即通知上層處理新的數據，因爲很可能，馬上還有隨後的新的數據到來，當接收到的包的數量達到一定程度的時候，驅動程序的接收線程會調用函數NdisMIndicateReceivePacket指示新的NDIS新數據的到來。
3.2.5Miniport Driver其他接口
CS8900Reset，復位硬件網卡；
CS8900Querylnformation，網卡信息查詢函數；
CS8900Setlnformation，設置網卡信息函數。
3.2.6 驅動下實現的CS8900A的幾個函數
1.讀寫ReadPacketPage和WritePacketPage。這兩個函數通常並不被EthDbg驅動程序的使用者直接調用。而是這個兩個函數向其他EthDbg驅動程序接口函數提供了最基本的讀寫CS8900A的PacketPage內部的控制與狀態寄存器和收發緩衝區的功能。
在源文件%_WINCEROOT%/PLATFORM/COMMON/SRC/COMMON/ETHDRV/CS8900A/cs8900a.c中定義了一個靜態全局指針變量g_pCS8900:
STATIC CS8900A_REGS *g_pCS8900;
其類型CS8900A_ERGSS是在同一源文件中定義的結構體：
Typedef struct{
Unsigned _int16 DATA0;
Unsigned _int16 DATA1;
Unsigned _int16 TXCMD;
Unsigned _int16 TXLENGTH;
Unsigned _int16 ISQ;
Unsigned _int16 PAGEIX;
Unsigned _int16 PAGE0;
Unsigned _int16 PAGE1;
}CS8900A_REGS;
顯然，靜態全局指針變量g_Pcs8900所指向的CS8900A_REGSS結構體數據專門用於映射CS8900A的8個I/O端口，g_Pcs8900指針的實際取值就應該是這8個I/O端口的基地址。ReadPacketPage和WritePacketPage兩個函數的實現對CS8900A的PacketPage讀寫就是通過這個g_Pcs8900指針進行的。
2.硬件初始化函數CS8900AInit。CS8900AInit函數的功能是執行對CS8900A以太網控制器芯片的硬件初始化，並且設置其工作模式至一個確定的狀態。CS8900AInit函數在%_WINCEROOT%/PLATFORM/DEVICEEMULATOR/SRC/DRIVERS/ETHERNET/cs8900a.c源文件中實現，其函數定義：
BOOL CS8900AInit（UINT *pAddress, UINT32 offset, UNIT16 MAC[3]）;
*pAddress指針參數記錄以太網控制器的I/O端口基地址。Offset成員則是偏移地址，在當前的CS8900AInit函數中它沒有被使用。Mac數組記錄以太網端口的48位MAC地址。
如果把對全局變量g_pCS8900賦值看作是CS8900AInit函數執行的第一步，則它的第二個執行步驟就是檢測CS8900A以太網控制器芯片是否在目標硬件平臺上真實存在：
If (ReadPacketPage(EISA_NUMBER)!=CS8900A_EISA_NUMBER)
{
OALMSGS(OAL_ERROR,(L”ERROR:CS8900AInit:Failed detect chip/r/n”));
Goto Exit;
}
檢測CS8900A芯片是否存在的依據是讀取PacketPage中便宜地址爲0的產品ID寄存器，這是個只讀的寄存器。如果讀取EISA_NUMBER寄存器返回的16爲數值是0X630E，則CS8900A芯片存在，否則不存在，CS8900AInit函數中止執行，並且向它的調用者返回FALSE表示執行失敗。
CS8900AInit函數執行的第三個步驟就是通過軟件操作出發CS8900A芯片復位：
WritePacketPage(SELT_CTL,SELF_CTL_RESET);
接下來，CS8900AInt函數接下來執行兩個步驟：
1）等待CS8900A芯片軟件復位後完成芯片初始化；
2）等待CS8900A芯片外置的用於存放芯片初始化配置信息的EEPROM存儲器可被訪問；
接下來CS8900AInit函數要爲受CS8900A芯片控制的以太網端口設置MAC地址，方法是寫INDIVIDUAL_ADDRESS寄存器：
WritePacketPage(INDIVIDUAL_ADDRESS + 0,mac[0]);
WritePacketPage(INDIVIDUAL_ADDRESS + 0,mac[1]);
WritePacketPage(INDIVIDUAL_ADDRESS + 0,mac[2]);
CS8900AInit剩下的代碼就是配置CS8900A以太網控制器的收發數據幀的模式，分爲以下四個步驟：
1）配置允許CS8900A以太網控制器芯片接收的以太網數據幀類型：
WritePacketPage(RX_CTL,RX_CTL_RX_OK|RX_CTL_INDIVIDUAL|RX_CTL_BRODCAST);
2）配置CS8900A以太網控制器芯片以中斷方式接收數據幀：
WritePacketPage(RX_CFG,RX_CFG_RX_OK_IE);
3）配置CS8900A以太網控制器芯片選擇使用第0號中斷引腳；
WritePacketPage(INTERRUPT_NUMBER,0);
4）配置CS8900A以太網控制器芯片使之允許接收發送數據幀：
WritePacketPage(LINE_CTL,LINE_CTL_RX_OK|LINE_CTL_TX_ON);
3.發送以太網數據幀。CS8900ASendFrame函數的功能是向以太網發出一個數據幀。其函數原型：
UINT16 CS8900ASendFrame(UINT8 *pData, UINT32 length);
pData參數是指向待發送數據在主機中存放位置的地址指針，length參數記錄是以字節爲單位的待發送數據的長度。儘管函數的返回值類型定義爲UINT16，但是它實際返回的是知識函數執行是否成功的BOOL值。
CS8900ASendFrame函數按照以下步驟完成數據的發送任務：
1）寫發送命令和數據長度：
OUTPORT16(&g_pCS8900->TXCMD,TX_CMD_START_ALL);
OUTPORT16(&g_pCS8900->TXLENGTH,length);
這裏的宏定義TX_CMD_START_ALL的實際數值（3<<6）,它把發送命令端口TxCMD的第6位和第7位（TTxStart）置1，其作用是限定只有當整個數據幀都被寫入CS8900A時纔開始向外部網絡發送數據。
2）檢測CS8900A芯片已準備好接收來自主機的待發送數據：
Count = RETRY_COUNT;
While(count-->0){
If((ReadPacketPage(BUS_ST) & BUS_ST_TX_RDY)!=0) break;
}
If (count ==0) goto cleanup;
總線狀態寄存器BusST(PacketPage內偏移地址爲0138H)的第8位（Rdy4TxNOW）用於CS8900A芯片向主機通知已準備好接收數據，該位置1表示CS8900A已準備好接收來自主機的待發送數據。以上代碼採用的是輪詢而非中斷的方式查詢CS8900A芯片是否準備就緒，另一個更好的辦法是，將緩衝配置寄存器BufCFG的第8位（Rdy4TxiE）置1，當CS8900A芯片準備好接收待發送數據時將向主機發出中斷信號。
3）將待發送的數據依次寫入CS8900A的數據端口：
Length = (length + 1)>>1;
While (length-- >0) {
OUTPORT16(&G_Pcs8900->DATA0, *(UINT16*)pData);
pData += sizeof(UINT16);
}
4.接收以太網數據幀CS8900AGetFrame函數。數據幀接收必定要涉及中斷，還很有可能要使用DMA操作將接收到的數據從CS8900A芯片搬移到主機中。網絡數據如果通過了CS8900A芯片的地址過濾器的篩選（單播地址或廣播地址的數據幀），則CS8900A開始接收數據。如果一個數據幀被CS8900A全部接收完畢，具有有效的以太網數據幀長度並且CRC校驗無錯誤，則CS8900A向主機觸發RxOK中斷，則主機通過CS8900A的數據端口將數據幀讀出。
CS8900AGetFrame函數的原型定義如下：
UINT16 CS8900AGetFrame（UINT8 *pData, UINT16 *pLength）；
pData參數是主機用來存放接收到的數據幀的內緩衝區起始地址，pLength參數所指向的內存單元記錄接收緩衝區的以字節爲單位的長度。CS8900AGetFrame函數的返回值是以字節爲單位的實際接收到的數據的長度。
CS8900AGetFrame函數首先讀CS8900A的ISQ端口，並且判斷是否有RxOK中斷存在：
Isq = INPORT16(&g_Pcs8900->ISQ);
If ((isq & ISQ_ID_MASK) == RX_EVENT_ID && (isq & RX_EVENT_RX_OK)!=0{
……
}
按照CS8900A的中斷機制運行原理，當有中斷事件發生時，除反映在事件寄存器的對應位外，還要把該事件寄存器關聯到ISQ端口，然後觸發中斷引腳。此時，ISQ端口的最低6位記錄所關聯的寄存器的內部偏移地址，其餘爲是關聯寄存器的數據內容。CS8900A芯片共有5個寄存器可以關聯到它的ISQ端口，除3個時間寄存器（接收事件寄存器RxEvent、發送事件寄存器TxEvent和緩衝區事件寄存器BufEvent）外，另外兩個是接收幀丟失計數器RxMISS和發送衝突計數器TxCOL。所以CS8900AGetFrame函數檢測到RxOK中斷必須滿足兩個條件：接收事件寄存器RxEvent（PacketPage內偏移地址爲0124H）被關聯到ISQ端口，並且其中的RxOK位（第8位）被置1.
如果這兩個條件均滿足，則主機可以從CS8900A的數據端口讀取數據了。讀取數據的操作可以按以下的順序進行：首先是本次數據接收的狀態和以字節爲單位的數據總長度：
//Get RxStatus and length
Status = INPORT16(&G_Pcs8900->DATA0);
length = INPORT16(&G_Pcs8900->DATA0);
然後是由length指定字節數總長度的幀數據。
如果主機所提供的接收數據緩衝區不夠用，則終止數據接收操作並且指令CS8900A丟棄接收到的數據：將接收配置寄存器RxCFG的第6位（Skip_1）置位。這會將當前存在於CS8900A芯片的接收數據緩衝區內的數據幀全部丟棄：
If (length> *pLength) {
// if packet doesn’t fit in buffer, skip it
Data = ReadPacketPage(RX_CFG);
WritePacketPage(RX_CFG, data |RX_CFG_SKIP_1);
Length = 0;
} else{
…
}
5.啓用與禁用CS8900A的中斷功能的函數CS8900AEnableInts和CS8900ADisableInts。在CS8900A中，總線控制器BusCTL(PacketPage內偏移地址爲0116H)的第15位（EnableIRQ）是否被置位即表示CS8900A是否會根據相應的事件產生中斷。
6.CS8900A的配置地址過濾機制的函數。CS8900ACurrentPacketFilter和CS8900AMulticastList。
4 網絡驅動的編譯與加載
在WinCE下，所有的驅動程序都以用戶態的DLL文件形式存在。當編寫完驅動的模塊化接口之後，我們就要將這個模塊編譯成*．DLL的動態庫，然後在編譯系統的時候將該DLL動態庫加載到系統內核裏去，這樣操作系統就可以在運行時動態的加載需要的應用程序。
下面以移植CS89O0網卡驅動爲實例，介紹如何將網絡設備驅動模塊加載到WinCE 的內核，編譯器爲Platform-Builder5．O(簡稱PB5．O)。其編譯、加載過程主要分爲六步：
(1)在硬件平臺BSP的DRIVERS目錄下創建新目錄CS89OO。
(2)修改DRIVERS下的DIRS文件，DIR下定義了編譯器需要編譯的內容，所以需要在DIRS文件中將CS8900目錄添加上。
(3)將編寫好網絡驅動源程序代碼拷貝到CS89OO目錄下。
(4)編寫網絡設備驅動的sources文件，告訴編譯器和連接器如何編譯及連接本驅動程序。這樣的sources文件在每個WinCE的驅動下面都有一個，是爲了給PB編譯驅動的時候提供編譯“嚮導”的。其關鍵內容爲：TARGETTYPE定義編譯該驅動成爲哪種形式，有DLL和Lib兩種形式；TARGETLIBS定義編譯該程序的時候需要連接的其他庫；SOURCES確定需要編譯的文件。本驅動被編譯成的形式爲DLL，鏈接了ndis，ntcompat，coredll，ceddk 4個靜態庫。
(5)編寫CS8900的註冊表文件，可參考WinCE自帶的驅動源碼ne2000網卡驅動的註冊表文件編寫CS8900的註冊表文件。註冊表定義了網卡的基本參數信息提供給操作系統，其中：Parms項提供網卡驅動在系統中的邏輯中斷號，讀寫基地址，總線類型；TcpIp項提供了網卡IP
地址信息等，如果要修改IP地址就在本註冊表項中修改。特別注意網卡的中斷的設置，在WinCE中，與外設對應的中斷在0AL層被定義，所以這裏的中斷號必須與0AL層設置的一致，否則網絡驅動將無法工作。
(6)將驅動編譯進系統內核，修改系統平臺初始化文件platform．bib。
經過上述步驟之後，重新編譯內核，將內核下載到嵌入式主板上，就可以看到類似Windows操作系統的網絡連接一樣標誌，說明網卡驅動已經被加載到內核。
本文在介紹嵌入式WinCE網絡驅動架構的基礎上，參照WinCE提供的網絡驅動模型，詳細介紹了嵌入式WinCE以太網驅動程序的設計原理，並已經成功的移植了驅動程序，在嵌入式WinCE下穩定運行。本網絡接口已經用於脈衝發生器的遠程控制，運行穩定。
