嵌入式操作系统中设备管理和驱动程序的开发
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计算 机光盘 软件 与应 用
２ ０ １ ３ 年第 ０ １期 Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｃ Ｄ Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ 软 件 设 计 开 发
wenku.baidu.com
嵌入式操作 系统 中设备 管理和驱动程序 的开发
张浩 （ 陕西 宝成航 空仪表有 限责任公 司，陕西 宝鸡
信 息量较 大 ，对 Ｉ ／ Ｏ接 口的指 令主要 分 为 Ｉ ／ Ｏ指 令和通 道
操作 系统 、手 机类 ｉ Ｏ Ｓ操作 系统 、ｕ Ｃ ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ系 统等 。Ｅ Ｏ Ｓ 可 以分为 实 时性 嵌 入 式操 作 系 统 以及 非实 时性 嵌入 式 操
作 系统 。 实 时性主 要是 针对 通信领 域 以及控 制方面 来进 行
２ 嵌入式操作系统 中设备管理
Ｅ ０ Ｓ 中设 备管 理主 要 是指 对嵌 入 式操 作系 统 中的 嵌
入式 处理 器 （ 包 括微 处理器 、微控 制器 、ＤＳ Ｐ处理 器 以及
３ 嵌入式操作系统 中设备驱动程序的开发
关于 Ｅ ０ Ｓ 中设备驱 动程 序 的开发 ，本文 主要 基于 的 驱动 程序 开发 环境是 虚拟 仪器 ｌ ａ ｂ ｖ ｉ ｅ ｗ程 序 设计 ，并且 涉 及 ＤＳ Ｐ应 用 以及捷联 惯导 系统 （ Ｓ Ｉ Ｎ Ｓ ）中陀螺仪 信号 的 检测 和分 析等 。 Ｌ ａ ｂ ｖ ｉ ｅ ｗ 是程 序开 发环境 的一 种 ， 由美 国 国家 仪器 公
在 计算机 应用 中， Ｅ ＯＳ的设 备管 理即是 对计 算机进 行 控制， 本文 主要 从计算 机控 制角 度介绍 Ｅ Ｏ Ｓ的设备 管理 。 计 算 机 设备 控 制 管理 技 术是 一 种 主要 作 用 于嵌 入 式计 算
机 及机 电系 统接 口应用 中 的技术 ，主要包 括 中断技 术、缓 冲技术 、通道 技术 以及 Ｄ ＭＡ 技 术等 。中断技术 是指 在嵌 入式 系统 中，通过 中断 驱动 的方式 对 Ｉ ／ Ｏ接 口进 行管 理控
Ｅ ＯＳ常 见主要 有 ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗｓ Ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ操 作系 统 、 嵌 入 式Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ操作 系统 、 ｖ ｘ ｗｏ ｒ ｋ ｓ 操 作系 统、 手 机类 的 Ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｉ ｄ
制 ，流程 是检 测 Ｉ ／ Ｏ接 口控 制器 所处状 态 ，或 出错或 准备 就绪 、读取 指令 ，然后 向 Ｒ Ａ Ｍ 写入指令 ，或传 送完 成或 没有 完成 ，没 有完成 便 向 Ｉ ／ Ｏ接 口控制 器发送 一条 指令 ； 缓冲 技术 可 以用来减 少 Ｃ Ｐ Ｕ与 Ｉ ／ Ｏ接 口匹配不符 的矛 盾 ， 缓 冲系统 主要 分为硬 件缓 冲 以及软件 缓冲 ， 硬 件缓 冲是 指 用 作缓冲 器功 能 的专用 寄存器 ，软 件缓冲 是指 Ｅ Ｏ Ｓ 中划 出的用于 缓冲 的区域 ， 缓冲 也可 分 为循环 缓冲 、单缓冲 以 及 双缓冲 等 ； 通 道技 术是 指与 设备控 制器 一起 ， 通 过通 道 程 序实现 对 Ｉ ／ ０接 口的控制 管理 ， 其特 点是 指令 中含有 的
系 统如 图 １ 所示；
对设 备进行 管理 的 目的主要 有两 方面 ： 第 一是通 过对 设 备的管 理使 设备 的利用 率得 到提 高； 第 二是通 过对 设备 的管理使 得操 作系 统更简 洁 、 友好 ， 有 利于 操作 方式简 便 、 统 一 。首先关 于设 备 的利 用率 ， 是 通过 中断技 术 、缓冲 技 术、 通 道技 术 以及 Ｄ ＭＡ技 术等 对系统 各种 设备 统一 管理 ， 可 以提 高 Ｉ ／ Ｏ接 口以及 Ｃ Ｐ Ｕ等运 行效 率 。
设备 ， 主 要包 括用 于存储 功 能 的存 储设备 、 用于 通信 连接
功能 的通讯 设备 以及 显示类 设备 等 。
指令 ；Ｄ ＭＡ 技 术 即直 接存 储器 访 问模 式 ，可 以进一 步使 Ｃ Ｐ Ｕ对 Ｉ ／ Ｏ接 口干预 减少 ， 主 要包 含数 据预 处理 、 传 送数 据 、数据后 处理 等阶 段 。
设 计。
关键 词 ：嵌 入式操作 系统 ；设 备管 理 ；设 备驱 动程序 开发
中图分类号：Ｔ Ｐ ３ ６ ８ ． １
文献标识码 ：Ａ
文章编号：１ ０ ０ ７ — ９ ５ ９ ９ （ ２ ｏ １ ３ ） Ｏ １ — ０ ２ ５ １ — ０ ２
处理器 ） 、外 部 电路、外 部接 口、存 储模 块等 。
７ ２ １ ０ ０ ６ ）
摘 要 ：随 着计 算机技 术的 飞速发展 ，嵌 入 式操 作 系统 广泛 用于航 空航 天、工 业控制 、通讯 等领 域 。其主要 通过 对计 算机 及机 电系统接 口的管 理来 实现对 其 它设备 的控制 、监视 和 管理功 能。 本文介 绍 了中断技 术、 缓 冲技 术、通 道技 术 以 及 ＤＭＡ 技术 等四种 嵌 入式操作 系统设备 管理 。并通过虚 拟仪 器 ｌ ａ ｂ ｖ ｉ ｅ ｗ 程序设 计对 嵌入 式操作 系统驱动 程序进 行 了开发
１ 嵌入 式操作 系统 及其硬 件 设备
嵌入 式操 作系 统 （ Ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ Ｏ ｐ ｅ ｒ ｍ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， 简称： Ｅ ＯＳ ） ， 是指 在嵌 入式 系统 中包 含有 操 作系 统 的计算 机 系 统 ，它 是嵌入 式系 统设 计 的核 心 ，是控 制 、辅助 系统运 行 的重要单 元 。 其 主要 包括 软件层 和硬件 层 。典型 的嵌入 式
的，非实 时性 则主要 是针 对消 费类进 行 的 。 硬件层 主要 包 括 嵌入 式处 理器 以及嵌 入式 外围设 备 ， 嵌入 式处 理器 主要 包 括微 处理器 、微 控制器 、ＤＳ Ｐ处理 器 （ 即数字信 号 处理
器） 、嵌 入式 片上 系统 芯 片等 具有控 制 功能 的硬件 设 备 。 嵌 入 式 外 围设 备 则 是指 除 了嵌 入 式微 处 理 器之 外 的硬 件
２ ０ １ ３ 年第 ０ １期 Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｃ Ｄ Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ 软 件 设 计 开 发
wenku.baidu.com
嵌入式操作 系统 中设备 管理和驱动程序 的开发
张浩 （ 陕西 宝成航 空仪表有 限责任公 司，陕西 宝鸡
信 息量较 大 ，对 Ｉ ／ Ｏ接 口的指 令主要 分 为 Ｉ ／ Ｏ指 令和通 道
操作 系统 、手 机类 ｉ Ｏ Ｓ操作 系统 、ｕ Ｃ ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ系 统等 。Ｅ Ｏ Ｓ 可 以分为 实 时性 嵌 入 式操 作 系 统 以及 非实 时性 嵌入 式 操
作 系统 。 实 时性主 要是 针对 通信领 域 以及控 制方面 来进 行
２ 嵌入式操作系统 中设备管理
Ｅ ０ Ｓ 中设 备管 理主 要 是指 对嵌 入 式操 作系 统 中的 嵌
入式 处理 器 （ 包 括微 处理器 、微控 制器 、ＤＳ Ｐ处理 器 以及
３ 嵌入式操作系统 中设备驱动程序的开发
关于 Ｅ ０ Ｓ 中设备驱 动程 序 的开发 ，本文 主要 基于 的 驱动 程序 开发 环境是 虚拟 仪器 ｌ ａ ｂ ｖ ｉ ｅ ｗ程 序 设计 ，并且 涉 及 ＤＳ Ｐ应 用 以及捷联 惯导 系统 （ Ｓ Ｉ Ｎ Ｓ ）中陀螺仪 信号 的 检测 和分 析等 。 Ｌ ａ ｂ ｖ ｉ ｅ ｗ 是程 序开 发环境 的一 种 ， 由美 国 国家 仪器 公
在 计算机 应用 中， Ｅ ＯＳ的设 备管 理即是 对计 算机进 行 控制， 本文 主要 从计算 机控 制角 度介绍 Ｅ Ｏ Ｓ的设备 管理 。 计 算 机 设备 控 制 管理 技 术是 一 种 主要 作 用 于嵌 入 式计 算
机 及机 电系 统接 口应用 中 的技术 ，主要包 括 中断技 术、缓 冲技术 、通道 技术 以及 Ｄ ＭＡ 技 术等 。中断技术 是指 在嵌 入式 系统 中，通过 中断 驱动 的方式 对 Ｉ ／ Ｏ接 口进 行管 理控
Ｅ ＯＳ常 见主要 有 ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗｓ Ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ操 作系 统 、 嵌 入 式Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ操作 系统 、 ｖ ｘ ｗｏ ｒ ｋ ｓ 操 作系 统、 手 机类 的 Ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｉ ｄ
制 ，流程 是检 测 Ｉ ／ Ｏ接 口控 制器 所处状 态 ，或 出错或 准备 就绪 、读取 指令 ，然后 向 Ｒ Ａ Ｍ 写入指令 ，或传 送完 成或 没有 完成 ，没 有完成 便 向 Ｉ ／ Ｏ接 口控制 器发送 一条 指令 ； 缓冲 技术 可 以用来减 少 Ｃ Ｐ Ｕ与 Ｉ ／ Ｏ接 口匹配不符 的矛 盾 ， 缓 冲系统 主要 分为硬 件缓 冲 以及软件 缓冲 ， 硬 件缓 冲是 指 用 作缓冲 器功 能 的专用 寄存器 ，软 件缓冲 是指 Ｅ Ｏ Ｓ 中划 出的用于 缓冲 的区域 ， 缓冲 也可 分 为循环 缓冲 、单缓冲 以 及 双缓冲 等 ； 通 道技 术是 指与 设备控 制器 一起 ， 通 过通 道 程 序实现 对 Ｉ ／ ０接 口的控制 管理 ， 其特 点是 指令 中含有 的
系 统如 图 １ 所示；
对设 备进行 管理 的 目的主要 有两 方面 ： 第 一是通 过对 设 备的管 理使 设备 的利用 率得 到提 高； 第 二是通 过对 设备 的管理使 得操 作系 统更简 洁 、 友好 ， 有 利于 操作 方式简 便 、 统 一 。首先关 于设 备 的利 用率 ， 是 通过 中断技 术 、缓冲 技 术、 通 道技 术 以及 Ｄ ＭＡ技 术等 对系统 各种 设备 统一 管理 ， 可 以提 高 Ｉ ／ Ｏ接 口以及 Ｃ Ｐ Ｕ等运 行效 率 。
设备 ， 主 要包 括用 于存储 功 能 的存 储设备 、 用于 通信 连接
功能 的通讯 设备 以及 显示类 设备 等 。
指令 ；Ｄ ＭＡ 技 术 即直 接存 储器 访 问模 式 ，可 以进一 步使 Ｃ Ｐ Ｕ对 Ｉ ／ Ｏ接 口干预 减少 ， 主 要包 含数 据预 处理 、 传 送数 据 、数据后 处理 等阶 段 。
设 计。
关键 词 ：嵌 入式操作 系统 ；设 备管 理 ；设 备驱 动程序 开发
中图分类号：Ｔ Ｐ ３ ６ ８ ． １
文献标识码 ：Ａ
文章编号：１ ０ ０ ７ — ９ ５ ９ ９ （ ２ ｏ １ ３ ） Ｏ １ — ０ ２ ５ １ — ０ ２
处理器 ） 、外 部 电路、外 部接 口、存 储模 块等 。
７ ２ １ ０ ０ ６ ）
摘 要 ：随 着计 算机技 术的 飞速发展 ，嵌 入 式操 作 系统 广泛 用于航 空航 天、工 业控制 、通讯 等领 域 。其主要 通过 对计 算机 及机 电系统接 口的管 理来 实现对 其 它设备 的控制 、监视 和 管理功 能。 本文介 绍 了中断技 术、 缓 冲技 术、通 道技 术 以 及 ＤＭＡ 技术 等四种 嵌 入式操作 系统设备 管理 。并通过虚 拟仪 器 ｌ ａ ｂ ｖ ｉ ｅ ｗ 程序设 计对 嵌入 式操作 系统驱动 程序进 行 了开发
１ 嵌入 式操作 系统 及其硬 件 设备
嵌入 式操 作系 统 （ Ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ Ｏ ｐ ｅ ｒ ｍ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， 简称： Ｅ ＯＳ ） ， 是指 在嵌 入式 系统 中包 含有 操 作系 统 的计算 机 系 统 ，它 是嵌入 式系 统设 计 的核 心 ，是控 制 、辅助 系统运 行 的重要单 元 。 其 主要 包括 软件层 和硬件 层 。典型 的嵌入 式
的，非实 时性 则主要 是针 对消 费类进 行 的 。 硬件层 主要 包 括 嵌入 式处 理器 以及嵌 入式 外围设 备 ， 嵌入 式处 理器 主要 包 括微 处理器 、微 控制器 、ＤＳ Ｐ处理 器 （ 即数字信 号 处理
器） 、嵌 入式 片上 系统 芯 片等 具有控 制 功能 的硬件 设 备 。 嵌 入 式 外 围设 备 则 是指 除 了嵌 入 式微 处 理 器之 外 的硬 件