VxWorks驱动开发笔记.docx

VxWorks驱动开发笔记普通应用软件的开发，客户都会提出很明确的需求如功能、用户界面、外部接口以及开发周期经费等等要求，这些要求一般都相对直观且容易理解。但是对于驱动程序的开发开说，开发周期以及经费这些需求往往都比较容易理解，可是对于功能、用户界面以及外部接口等需求就很难描述了，因为这需要对底层操作系统的理解，否则就无法提出适宜的需求来，而对底层操作系统的理解才是驱动程序开发之所以困难的主要原因。1.1?驱动程序的结构驱动程序有两大基本特征：一是它实现了对硬件设备的访问(最根本目的)，二是它实现了一系列与硬件设备无关的的访问接口。通过这些接口，上层软件在控制此类硬件设备时无需对硬件进行详细的了解就可以进行访问，此外，当硬件设备更换时，只需要修改设备驱动的硬件相关的部分，而上层软件无需做任何更改。这两个基本特征也正好决定了驱动程序的主体结构。如图1.1所示，图中的阴影部分为设备驱动程序。图1.1?驱动程序的结构1.2?驱动程序的工作流程不同设备在操作系统中完成的工作是不同的，但是就是工作流程来说，大致可以分为两个阶段。第一个阶段是初始化阶段，在初始化阶段，驱动程序主要完成硬件以及设备驱动相关数据结构的初始化。第二个阶段是硬件的访问阶段，根据设备工作模式的不同，可以分为中断模式和轮询模式，无论何种模式都可以通过与硬件设备无关的通用接口进行硬件设备的访问。2.1?串口驱动原理串口因为调试简单在许多数据量不大的场合依然较为流行，可以借助串口对目标机中操作系统的运行情况进行监控等等。下图为Tornado开发软件通过串口对目标机上运行的VxWorks操作系统进行监控的结构原理图。图2.1?Tornado通过串口对vxWorks操作系统进行监控设备的驱动程序分为与硬件相关部分和硬件无关部分，而硬件相关部分则负责具体的硬件实现，硬件无关部分实现了一系列通用的数据接口，其中硬件无关部分实现是create、remove、open、close、read、write、ioctl等7个通用的函数接口。使用这7个基本的函数，不但能够访问串口，而且还能够对网络、磁盘文件等多类设备进行访问。这7个函数的原型在文件ioLib.c中进行定义。分别为：int?creat(const?char?*name,int?flag)：该函数创建了一个文件描述符fd。其中name为一个抽象文件的文件路径，这个抽象可以指硬盘上保存的一个文件，也可以是一个以字符串表示的一个设备，当文件描述符创建完毕后自动以参数flag打开该文件。STATUS?remove(const?char?*name)：移除文件，name表明文件路径。int?open(const?char?*name,int?flags,int?mode)；打开文件，准备访问。name为文件路径,flags为打开方式如只读、只写、读写以及不存在可创建等，mode为打开模式只有在NFS文件系统下才有效。打开成功后返回文件描述符。STATUS?close(int?fd)；关闭文件。fd为文件描述符。int?read(int?fd,char?*buffer,size_t?maxbytes)；从文件描述符fd指定的文件中读取最多maxbytes个字节，保存在buffer指定的位置。可能会由于文件长度的原因，实际读取的字节数小于maxbytes，函数返回实际读出的字节数。int?write(int?fd,char?*buffer,size_t?nbytes)；向文件描述符fd指定的文件中写入nbytes个字节的数据，原数据保存在buffer只能的内存中。可能会由于buffer空间等原因，实际写入的字节数小于nbytes，函数返回实际写入的字节数。int?ioctl(int?fd,int?function,int?arg)；控制函数，主要用于设置或读取设备的工作方式等特性。上述这7个通用接口，也就是串口驱动的一个最根本的需求，即通过这几个函数就可以实现对串口控制芯片i8250的操作。而函数库iosLib中则是上述各个接口的较为底层的实现。它首先根据访问设备类型的不同（普通磁盘文件和硬件设备）而将其分为两类，并用不同的数据结构描述，这里主要对结构DRV_ENTRY进行分析。如图2.3。图2.3?iosLib库提供的数据结构结构数组drvTable的每个元素drvTable[i]对应一类设备，因此其下表i将是不同类型设备之间区分的一个重要的参考。由于0通常表示无效，因此drvTable[0]为空，不代表任何设备。图2.4给出了ioLib提供的通用函数和结构DRV_ENTRY的基本关系。图中的箭头表示调用关系，有调用者指向被调用者。图2.4?ioLib库与iosLib库的内部关系由于数组drvTable的每个元素drvTable[i]对应