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向linux嵌入式系统移植实时设备驱动程序

[日期:2006-10-25] 来源:  作者: [字体: ]
向linux嵌入式系统移植实时设备驱动程序
Linux暴风雨般地占领了嵌入式系统市场。根据工业分析家分析,大约1/3到1/2的新的32位和64位嵌入式系统设计采用了Linux。嵌入式 Linux 已经在很多应用领域显示出优势,比如SOHO家庭网络和成像/多功能外设,并在以下几方面具备巨大的跨越式发展前景:(NAS/SAN)存储,家庭数字娱乐(HDTV/PVR/DVR/STB)和手持设备/无线设备,特别是数字移动电话。
  新的嵌入式Linux应用不会象掌握在智慧和工艺之神-罗神手中那样,会突然从开发者的头脑中爆发出来。大量的项目必须采用数千行的,甚至数百万行的过去的现成代码。成百上千的嵌入式项目已经成功地将其它平台的现成代码移植到Linux之上,比如Wind River VxWorks 和 pSOS, VRTX, Nucleus 和其它RTOS ,这些移植工作现在仍然有价值和现实意义。
  到目前为止,大多数的关于移植旧的RTOS应用到嵌入式Linux的文献,已经在关注RTOS 接口(API),任务,调度模式和怎样将他们映射到相应的用户空间去。 在嵌入式程序的密集I/O空间中,同样重要的是,将RTOS的应用硬件接口代码向具有更加规范化模式的Linux设备启动程序的移植。
  本文将纵览几种常用的内存映射I/O方法,它们经常出现于旧的嵌入式应用中。它们涵盖的范围,包括从对中断服务例程的特殊使用和用户线程对硬件访问,到出现于有些ROTS中的半规范化驱动程序模型。它对于移植RTOS 代码到规范化模式的Linux设备启动程序具有启发性,并且介绍了一些方法。特别地,本文会重点讨论和比较RTOS代码中的内存映射,Linux基于I/O调度队列的移植,和重新定义RTOS I/O,以便在本地Linux 驱动程序和守护进程里应用。
  RTOS I/O 概念
  “不规范”是能够描述大多数在基于RTOS系统里的I/O的最佳词语。大多数RTOS针对较早的无MMU的CPU而设计,忽略了内存管理,即使当MMU问世也是这样,不区分物理地址和逻辑地址。大多数 RTOS还全部在特权态(系统模式)运行,表面上看增强了性能。像这样,全部的RTOS 应用和系统代码都能够访问整个机器地址空间,内存映射设备和I/O指令。实际上,将RTOS应用程序代码同驱动程序代码区分开非常困难,即使它们是有差别的。
  这个不规范的结构导致了I/O的特殊实现。在很多情况下,完全缺乏对一种设备驱动程序模型的认同。根据这种工作的平等和没有分层的特性,回顾在基于RTOS软件中使用的一些重要概念和实践非常有指导意义。
  在线内存映射访问
  当在上个世纪八十年代中期商业化的RTOS产品可以买到的时候,大多数嵌入式软件包含巨大的主循环,主循环带有针对严格时间操作的注册I/O和中断服务例程。开发人员将RTOS和执行程序设计进他们的项目,主要为了加强同时性和帮助多任务同步,但是避开其它任何有“妨碍“的构造。同样地,即使一个RTOS提供了I/O 调用形式方法,嵌入式程序员继续使用直接的I/O操作:
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