嵌入式系统的原理及应用教程第10章.ppt

信息与电气工程学院 电子信息工程 杨健 嵌入式系统软件开发 10.1 嵌入式Linux驱动程序开发基础 第8章 嵌入式系统Boot Loader技术 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 第10章 嵌入式Linux设备驱动程序开发 第11章 嵌入式Linux应用程序设计 10.1 嵌入式Linux驱动程序开发基础 10.1.1 嵌入式Linux设备驱动程序分类 静态加载的驱动程序 动态加载的驱动程序 Linux将设备按照功能特性划分为三种类型：字符设备，块设备和网络设备。 10.1.2 最简单的内核模块 1．helloworld模块源代码 2．模块的编译 3．模块的加载和卸载 10.1 嵌入式Linux驱动程序开发基础 10.2 嵌入式Linux设备驱动重要技术 10.2.1 内存与I/O端口 （1）内核空间和用户空间 （2）内核中内存分配 内核中获取内存的几种方式如下。 ①通过伙伴算法分配大片物理内存 ②通过slab缓冲区分配小片物理内存 ③非连续内存区分配 ④高端内存映射 ⑤固定线性地址映射 （3）I/O端口 根据CPU体系结构的不同，CPU对IO端口的编址方式有两种：I/O映射方式（I/O-mapped）和内存映射方式（Memory-mapped）。 下面主要讨论一下内存映射方式访问I/O端口的方法，我们称之为I/O内存操作。 I/O 内存区必须在使用前分配 I/O内存映射 访问I/O内存 映射到用户空间 10.1 嵌入式Linux驱动程序开发基础 10.2.2 同步机制 Linux内核中包含的同步机制包括：原子操作、信号量（semaphore）、读写信号量（rw_semaphore）、自旋锁（spinlock）、大内核锁(Big Kernel Lock，BKL)、读写锁（rwlock）、读拷贝更新（Read-Copy Update，RCU）和seqlock（顺序锁）等。 1.原子操作 原子操作主要用于实现资源计数，很多引用计数(refcnt)就是通过原子操作实现的。 原子类型定义如下： typedef struct { volatile int counter; } atomic_t; 原子操作通常用于实现资源的引用计数 2.信号量 信号量在创建时需要设置一个初始值. 3.读写信号量 读写信号量有两种实现: 一种是通用的，不依赖于硬件架构 一种是架构相关的 读写信号量的相关API有： DECLARE_RWSEM(name) 该宏声明一个读写信号量name并对其进行初始化。 void init_rwsem(struct rw_semaphore *sem); 该函数对读写信号量sem进行初始化。 void down_read(struct rw_semaphore *sem); 在Linux中，每一个进程都用一个类型为task_t或struct task_struct的结构来描述 4.自旋锁 一个执行单元要想访问被自旋锁保护的共享资源，必须先得到锁，在访问完共享资源后，必须释放锁。 自旋锁的API有： spin_lock_init(x); 10.2.3 阻塞与非阻塞 1.阻塞操作 2.非阻塞操作 10.2.4 时间问题 1.延时操作：　　（1）长延时。　　　（2）短延时 2.内核定时器 内核提供给驱动许多函数来声明、注册、以及去除内核定时器。 3.工作队列 采用缺省工作者线程来实现工作队列 的API： ①INIT_WORK(_work, _func, _data) ② int schedule_work(struct work_struct *work) ③int schedule_delayed_work(struct work_struct *work, unsigned long delay) ④void flush_scheduled_work(void) ⑤int cancel_delayed_work(struct work_struct *work) 创建自己的工作者线程和工作队列，API： ①struct workqueue_struct *create_workqueue(const char *name) ② int queue_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work) ③int queue_delayed_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work, unsigned long