嵌入式μC設(shè)備驅(qū)動的設(shè)計與實現(xiàn)

淺析嵌入式μC/OS-Ⅱ設(shè)備驅(qū)動的設(shè)計與實現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動程序是任何操作系統(tǒng)的必不可少的、最保密的一個組成部分，它們實現(xiàn)了計算機系統(tǒng)所有附屬設(shè)備的一個標(biāo)準(zhǔn)接口，它包含與硬件直接相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動。從廣義上說，“驅(qū)動程序”是指一些函數(shù)的集合，這些函數(shù)都能對硬件設(shè)備進行操作。本文簡單分析了μC/OS-Ⅱ下設(shè)備驅(qū)動的設(shè)計與實現(xiàn)。設(shè)備驅(qū)動程序是任何操作系統(tǒng)的必不可少的、最保密的一個組成部分，它們實現(xiàn)了計算機系統(tǒng)所有附屬設(shè)備的一個標(biāo)準(zhǔn)接口，它包含與硬件直接相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動。從廣義上說，“驅(qū)動程序”是指一些函數(shù)的集合，這些函數(shù)都能對硬件設(shè)備進行操作。驅(qū)動程序的概念在沒有固定的操作系統(tǒng)的時候，是一個比較模糊的定義。簡單地理解就是提供了一個軟件到硬件（也可以是虛擬硬件）操作的函數(shù)。通常主要應(yīng)該包括：設(shè)備初始化、設(shè)備的讀寫（輸入輸出）、設(shè)備的控制等信息。在μC/OS-Ⅱ下沒有統(tǒng)一的設(shè)備驅(qū)動接口——不像windows或者linux下通過設(shè)備文件的定義模式，所以，把一些對硬件操作是通過一般的函數(shù)來完成的，叫成“驅(qū)動程序”也不為過。1．簡介外設(shè)驅(qū)動程序是實時內(nèi)核和硬件之間的接口，是連接底層硬件和內(nèi)核的紐帶。編寫驅(qū)動程序模塊應(yīng)滿足以下主要功能：①對設(shè)備初始化；②把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù)；③讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備的數(shù)據(jù)和回送應(yīng)用程序請求的數(shù)據(jù)；④監(jiān)測和處理設(shè)備出現(xiàn)的異常。由于在μC/OS-Ⅱ下沒有統(tǒng)一的設(shè)備驅(qū)動接口，在該操作系統(tǒng)中設(shè)備驅(qū)動的設(shè)計和實現(xiàn)主要是通過一些對硬件操作的函數(shù)來完成。2．μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)啟動過程中的硬件初始化鏡基于吳μ呢Ｃ／戰(zhàn)ＯＳ討－Ｉ掌Ｉ的貞應(yīng)用僚系統(tǒng)激工作乖時，漆首先瓜把Ｃ雷ＰＵ猛初始斷化；羊接著踩進行錢操作都系統(tǒng)完初始座化，嗓主要枕完成顆任務(wù)制控制澆塊（洲ＴＣ有Ｂ）薦初始頓化、央ＴＣ強Ｂ優(yōu)獅先級窮表初磨始化恒、空丸任務(wù)搏的創(chuàng)繡建等澇；然聞后開陪始創(chuàng)頁建新鵝任務(wù)慎，并碌可在嘗新創(chuàng)若建的翠任務(wù)變中再度創(chuàng)建門其他染的新篇任務(wù)謙；最瞎后調(diào)葵用Ｏ侄ＳＳ拆ＴＡ棵ＲＴ墊（）諸函數(shù)蚊啟動矛多任劉務(wù)調(diào)窩度。璃當(dāng)主μ沸C/侄OS險-翼Ⅱ羨實際雜移植都到具崇體的駐硬件鍛平臺察中時陣，系喊統(tǒng)初邁始化崇時還究要進禁行硬的件的匹初始阿化。扔主函卵數(shù)是烈系統(tǒng)勢啟動隆首先去執(zhí)行央的一笑個函惜數(shù)，盾在啟蠶動梅μ狠C/補OS衫—Ⅱ滋之前目，要孟屏蔽慘所有揪中斷奪，并膀?qū)θ叹肿兇搅砍跞朗蓟f，防欲止運京行出凍錯。執(zhí)硬件云初始章化主確要包隸括中廟斷初善始化運，串留口、宜鍵盤晉、顯熊示等患設(shè)備涼初始閥化。彎μ熔C/側(cè)OS聞—Ⅱ活的初辮始化寶通過簡調(diào)用加OS焦In彩it砌()半函數(shù)賭，為踏OS多分配燭任務(wù)太隊列拌、優(yōu)兔先級不狀態(tài)電表和留準(zhǔn)備毀狀態(tài)集表，飄初始猾化全復(fù)局變紙量，賴并且配創(chuàng)建禁一個飼空循諷環(huán)任變務(wù)。醋接下虜來，僑在啟肅動恩μ急C/勻OS傍—Ⅱ建前調(diào)紗用O批ST棒as岡kC朽re脫at擠e(濁)創(chuàng)捏建所岡有用笛戶任碧務(wù)，遙并置腳準(zhǔn)備煤態(tài)，影創(chuàng)建破任務(wù)膜時，熄要指裹定每來個任中務(wù)的絹優(yōu)先稠級、愧堆棧兄大小灘和位樂置、繞任務(wù)煌函數(shù)陜?nèi)肟谔?。調(diào)翼用O聞S2秧St籠ar疊t(房)啟屈動吵μ喇C/闊OS煎—Ⅱ術(shù)。從業(yè)就緒材隊列牛中找亂到優(yōu)削先級澡最高皇的任漏務(wù)，掌作為毯當(dāng)前凳任務(wù)嗽執(zhí)行膜。流勒程如茶圖所孩示。斷3．港獻μ箏C/躁OS劇-視Ⅱ漲操作綱系統(tǒng)宵對硬侄件的疤操作眾和控斥制況3.掃1廈函數(shù)絞控制憑硬件剛前面物已經(jīng)耳提到得過，終不像細其他真的操騰作系繼統(tǒng)，監(jiān)在跑μ嶺C/猛OS燕—Ⅱ上中沒述有統(tǒng)棵一的嘩設(shè)備層驅(qū)動湯接口茫，因銀此對峽硬件濃的操明作和揮控制布可以零通過坑函數(shù)全來完黑成。封在啟新動過醋程中散完成溪硬件酒初始襯化后劑，系俱統(tǒng)創(chuàng)板建一薦個空總循環(huán)述任務(wù)轎，然恩后就在可以員調(diào)用款OS姓Ta南sk線Cr獸ea編te倚()魄創(chuàng)建鄰用戶葛任務(wù)畢，在糞任務(wù)勻用戶酷任務(wù)棗中選麥擇要熄控制變的硬毅件，槐選擇投最佳揪的控越制方還法，誓調(diào)用化用戶午自己本編寫涼的函謀數(shù)來責(zé)完成順。航3.阿2瞎BS讀P兇BS量P（記板級協(xié)支持便包）搬是介壤于底杜層硬廈件和絡(luò)操作矛系統(tǒng)沸之間衰的軟弓件層站次，汽它完其成系鉤統(tǒng)上巡電后疲最初剃的硬坊件和銷軟件韻初始紐化，戀并對暮底層押硬件嶼進行嚼封裝答，使搏得操心作系圍統(tǒng)不授再面色對具數(shù)體的麥操作泛。肌為寸μ謎C/括OS名-蝶Ⅱ塔編寫廣一個谷簡單林的據(jù)BS膠P。橫它首查先設(shè)確置C將PU教內(nèi)部犧寄存山器和印系統(tǒng)膽堆棧迫，并傭初始俗化堆帳棧指救針，春建立苗程序鍋的運廁行和赤調(diào)用旁環(huán)境緊；然誤后可順以方爛便地塌使用經(jīng)C語艦言設(shè)歪置硬慈件的澤配置爭環(huán)境凡，并棚編制閉相應(yīng)死的操辦作函拘數(shù)，榨為操運作系財統(tǒng)調(diào)竟用提粉供統(tǒng)犧一的冤接口洗；在氧CP蛾U、跑板級詢和程朗序自承身初括始化奮完成哄后，等就可失以把亮CP遼U的終控制新權(quán)交榆給操漸作系剪統(tǒng)了絲。感4．見實瓜際應(yīng)公用舉刊例敲既然饅在垮μ舉C/密OS樹-套Ⅱ怎下沒宣有統(tǒng)刑一的榜設(shè)備蟲驅(qū)動降接口責(zé)，系裂統(tǒng)對舌硬件成的控甲制是輕通過西一些低對硬襯件操菠作的件函數(shù)盾來完艘成的必。下覽面以格在單μ虛C/獅OS濕-遇Ⅱ法實時儲內(nèi)核損下驅(qū)聚動程公序讀拾取A馳/D估的三渠種方毯法，閥分析虹在實泰際的暑工程卡實踐錘中瞎μ毅C/柴OS仁-剪Ⅱ構(gòu)設(shè)備悼驅(qū)動義的設(shè)胡計和喘實現(xiàn)塞，以踐及在惜設(shè)計弟過程膜中應(yīng)挎注意徒的一鞭些問永題。訂以一柱個單捏片機槳數(shù)據(jù)毀采集乖系統(tǒng)箏為例偵，硬煩件環(huán)摧境基件于C玻80夏51故F潤01解5單在片機傻。A河/D添轉(zhuǎn)換畜是單蒙片機襲數(shù)據(jù)如采集弦系統(tǒng)向的重固要組眠成部料分，莫實時升內(nèi)核哀下A冠/D威驅(qū)動粥程序絡(luò)的實許現(xiàn)過肉程主致要取嶼決于球A/竄D轉(zhuǎn)旺換器競的轉(zhuǎn)及換時脅間。毛我們猜首先羽比較菜和分排析秒μ跡C/都OS窗-溜Ⅱ豐下A綠/D逼采樣哈數(shù)據(jù)跡的三重種方走法；土其次姥介紹肌C饞80脂51闖F勤01橋5單筋片機舍A/鍛D模抹數(shù)轉(zhuǎn)賤換器繩的配您置及僵特點壇；最烤后，跟在令μ蒸C/桂OS烈-I據(jù)I內(nèi)季核移仙植到友8位誕單片聯(lián)機C毅80籃51龍F壤01幸5的臺基礎(chǔ)帖上，蹄介紹曉編寫培A/賄D驅(qū)訴動程院序的徹一般另思路巡和方縮法。種4.翠1程μ艘C/鄙OS和-I哨I實父時內(nèi)蘭核下榮的A士/D車讀取所方法貞實時據(jù)內(nèi)核具下，名驅(qū)動包程序凱采用塞什么甩方法聯(lián)讀取伏A/山D采漿樣數(shù)網(wǎng)據(jù)是雞首先摸考慮草的問糟題。條許多構(gòu)因素志將影膏響讀職取A虛/D并，如爭A/顧D的彼轉(zhuǎn)換傍時間裁、模肌擬值拌的轉(zhuǎn)瓶換頻蠅率、狹輸入請通道險數(shù)等刪，但透最主劉要的航是取置決于莊A/竹D的潮轉(zhuǎn)換輪時間盼。典做型的央A/六D轉(zhuǎn)隙換電匹路由經(jīng)模擬爐多路鏟復(fù)用身器（鋪M堅U愛X）裂、放床大器燥和模棵數(shù)轉(zhuǎn)角換器裹（A亞DC國）三讓部分輸組成狗。下殿面描靈述讀馬取A躍/D清的三精種方孫法。扒互圖1群所示嘆的是斗第1藥種讀知取方五法?；菁僭O(shè)周A/疼D盆轉(zhuǎn)換化器的刻轉(zhuǎn)換摘時間譯較慢膨（5祥ms志以上查），膏應(yīng)用椅程序續(xù)調(diào)用廳圖1診所示繭的驅(qū)靈動程演序，袖并傳然遞要叫讀取飯的通量道。橫驅(qū)動抬程序宿通過電M墊U科X選粘擇要累讀取護的模擊擬通愿道（崗①杯）開社始讀脂。轉(zhuǎn)著換前拐，延廢時幾砌μ察s以吉便使信信號廟通過棕M螺U濁X傳退遞，盡并使卡之穩(wěn)困定下瑞來。納接著騰，A裕DC構(gòu)被觸尤發(fā)開哭始轉(zhuǎn)傾換（依②協(xié)）。血然后耽驅(qū)動駝程序交延時祝一段義時間羨以完于成轉(zhuǎn)科換（弓③蔽）。桑延時店時間全必須病比A沈DC易轉(zhuǎn)換國時間盛長。舒最后般驅(qū)動謹(jǐn)程序溝讀取浪AD呆C轉(zhuǎn)殃換結(jié)余果（血④訴），圾并將瞇轉(zhuǎn)換求結(jié)果滅返回藍到應(yīng)議用程婚序（殖⑤窯）。津圖2墨所示式的是障第2素種讀艱取方寧法。痛當(dāng)模按擬轉(zhuǎn)骨換完亦成后門，A澆DC捷產(chǎn)生友的一午個中資斷信成號。諷若A考DC俱轉(zhuǎn)換芬完成漫，I對SR盜給信待號量蘇發(fā)一怖個信點號（陣⑤世），仿通知旅驅(qū)動泄程序沉，A勇DC厭已經(jīng)爸完成籠轉(zhuǎn)換夠。如吉果A扶DC底在規(guī)謝定的捏時限唐內(nèi)沒仁有完梳成轉(zhuǎn)準(zhǔn)換，沒信號靜量超膜時（割③棵），鴉則驅(qū)蠻動程哀序不吧再等懷待下棄去。伏驅(qū)動劫程序毛和中謙斷服若務(wù)子懼程序涂（I捏SR欣）的襪偽代攔碼如晝下：塞AD濟Rd耍（C志ha奧nn圈el蓬Nu預(yù)mb邁er予）{壺選擇洋要讀霸取的夏模擬企輸入福通道枯；框等待擦A臟M盟U鉗X首輸出用穩(wěn)定斷；羨啟動漂A蛛D雞C資轉(zhuǎn)換慚；攻等待鎖來自扮AD膜C況轉(zhuǎn)換將結(jié)束燃中斷壘產(chǎn)生勒的信凝號量躁；惡if假（訊超時耀）{繁*e廉rr穴=信醫(yī)號錯床誤；鮮re組tu專rn向;畝}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