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嵌入式系统-Chapter8-IO管理new.ppt

嵌入式系统-Chapter8-IO管理new

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2013-04-23 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《嵌入式系统-Chapter8-IO管理newppt》,可适用于高等教育领域

嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第八章IO管理第八章IO管理主要内容主要内容IO管理概述一种IO系统实现方法体系结构实现考虑IO管理概述IO管理概述在通用操作系统中IO管理采用层次结构的思想(如四个层次的结构:中断处理程序设备驱动程序与设备无关的操作系统软件用户层软件):较低层的软件要使较高层的软件独立于硬件的特性较高层软件则要向用户提供一个友好、清晰、规范的接口。在IO管理的层次结构中主要通过设备独立的IO系统和设备驱动程序来共同完成IO操作。设备驱动程序通过一组例程来提供比较低级的IO功能比如把字节序列输入或输出到面向字符的设备中。高级协议(如面向字符设备的通信协议)则由与设备无关的IO系统来实现。IO管理概述IO管理概述在一些实时内核的IO系统中用户IO请求在到达设备驱动程序之前通常都只进行非常少量的处理。实时内核的IO系统的作用就像一个转换表把用户对IO的请求转换到相应的驱动程序例程。驱动程序就能够获得最原始的用户IO请求并对设备进行操作。为满足标准设备处理的需要IO系统通常也提供一些高级的例程库便于实现设备的标准通信协议。IO系统既便于实现能够满足大多数设备要求的、标准的驱动程序在需要时方便地实现非标准的设备驱动程序以满足实时性或是其他的特殊需要。一种IO系统实现方法一种IO系统实现方法在不同CPU和IO设备之间的可移植性就成为嵌入式操作系统设计时需要重点考虑的内容可移植性有助于增强操作系统和应用的重用以保护应用投资如何有助于提高编写驱动程序的便利性通常也是应用开发人员非常关注的特性降低驱动程序的开发难度则能有效提高系统的开发效率体系结构体系结构为了有效组织和管理各种不同的设备可以采用分层的思想把IO系统从上到下分为四层分别为API、设备管理、驱动逻辑和硬件抽象。体系结构体系结构硬件抽象层是硬件功能模块的集合是对硬设备功能的第一层抽象实现基本的IO操作。所关心的是如何实现硬件功能的软件接口而不是设备的管理逻辑。每个硬件可能有多个端口(设备)对应的硬件抽象层是对这些端口(设备)操作的基本抽象为驱动程序管理这些设备提供接口。上层驱动程序在不需要了解具体设备硬件信息的情况下就可以操作这些设备。体系结构体系结构驱动逻辑层存放系统中的所有驱动程序实现设备的管理逻辑通过硬件抽象层来管理设备每个驱动程序管理一类设备例如所有串口都由串口驱动程序来管理所有中断控制器都由中断控制器驱动程序管理。体系结构体系结构设备管理层管理系统中的设备并向上提高统一的接口。设备管理层不直接操作设备它只能通过驱动程序来间接操作设备。API层用于对设备管理层提供的驱动结构进行进一步的包装以方便应用程序使用。体系结构体系结构采用这种体系结构的好处:便于硬设备驱动的编写便于移植提供硬件的多种使用模式:应用程序(包括用户程序、操作系统及其组件等程序)可以根据实际需要从驱动程序的不同层次直接调用可以满足实时性或其它一些应用设计方面的具体考虑。体系结构体系结构提供硬件的多种使用模式实现考虑实现考虑设备管理驱动逻辑硬件抽象工作过程设备管理设备管理为了实现设备管理可以提供三张表:驱动程序地址表设备名表文件表设备管理设备管理驱动程序地址表:管理系统中的驱动程序表项为各个驱动程序的功能函数驱动程序地址表设备管理设备管理驱动程序地址表驱动程地址表的数据结构设备管理设备管理设备名表:管理系统中所有设备通过设备名来区分各设备主设备号是驱动程序在驱动地址表中的位置次设备号用来在驱动程序内部区分不同的设备设备名表设备管理设备管理设备名表设备名表的数据结构设备管理设备管理文件表:用于记录当前打开的设备文件表设备管理设备管理文件表文件表的数据结构驱动逻辑驱动逻辑驱动逻辑层实现系统中所有驱动程序。每个驱动程序管理一类设备为了实现设备管理在每个驱动程序中维护一张设备信息表。……设备信息表驱动逻辑驱动逻辑次设备号表示设备在其所属驱动中的编号设备接口函数表也即硬件功能抽象表表中函数由设备对应的硬件抽象提供驱动程序通过该表中的函数实现对设备的访问用于硬件抽象的设备数据表保存硬件需要的信息该表的内容由硬件抽象层负责解析驱动程序不关心表的具体内容驱动设备数据表保存驱动程序所需的信息由驱动程序负责维护下一个设备项驱动逻辑驱动逻辑基本串口驱动程序uart的设备信息表结构驱动逻辑驱动逻辑基本串口驱动程序的驱动设备数据表结构定义驱动逻辑驱动逻辑基本串口驱动程序的驱动设备数据表结构定义(续)驱动逻辑驱动逻辑串口驱动程序定义的设备函数接口表驱动逻辑驱动逻辑串口驱动程序定义的设备函数接口表驱动逻辑驱动逻辑i的设备数据表结构硬件抽象硬件抽象每个设备的硬件抽象分两部分:硬件抽象部分实现对硬件的抽象。该部分写好之后不会随应用而改变初始化部分对设备进行初始化实现设备注册。工作过程工作过程IO系统的初始化设备打开设备关闭设备读设备写设备控制设备管理初始化驱动逻辑初始化硬件抽象初始化完成设备管理相关信息的初始化如创建驱动程序地址表、设备名表、文件记录表等实现系统中各驱动程序的注册即把系统中各驱动程序注册到设备管理中主要完成设备注册工作过程工作过程驱动程序注册工作过程工作过程设备注册工作过程工作过程打开设备工作过程工作过程关闭设备系统调用close()关闭一个不再使用的设备关闭一个设备时IO系统的内部运作过程和写一个设备大致相同不同的是IO系统根据设备名表中的主设备号在驱动程序地址表中定位并调用驱动程序的xxxclose()函数然后释放文件表中的记录返回。在此之后对该文件描述符的任何引用都将返回错误。但是随后的open()系统调用将仍然返回该文件描述符。工作过程工作过程写设备读设备、控制设备操作与写设备操作流程类似谢谢!谢谢!

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