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pSoSystem操作系統(tǒng)簡介 pSoSystem是一種專門用以嵌入式處理器的高性能的、模塊化的操作系統(tǒng).基于開放操作系統(tǒng)標準,它提供了一種復雜的多任務運行環(huán)境.同時,它也提供了一系列的集成開發(fā)工具,這些開發(fā)工具可用于Unix系統(tǒng),也可用于Windows系統(tǒng).另外,由于pSoSystem是一種模塊化的操作系統(tǒng),所以,開發(fā)人員可以根據(jù)需要,選用不同的操作系統(tǒng)模塊.這樣,就使得我們沒有必要把一個龐大的操作系統(tǒng)全部加載到嵌入式系統(tǒng)設(shè)備上.比如說,如果我們的應用系統(tǒng)不需要支持文件功能,則可以不用加載文件系統(tǒng).這樣,就可以大大縮減操作系統(tǒng)的尺寸.pSoSystem的整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示. 圖1pSOS系統(tǒng)框圖 pSoSystem網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序概述 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動在pSoSystem里有作專門的處理,它不是直接和pSOS+內(nèi)核模塊的I/Osupervisor打交道,而是和pNA+網(wǎng)絡(luò)模塊打交道.和I/O監(jiān)管層一樣,為了屏蔽具體硬件之間的差異,pNA+也為網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序提供了一個中間層,稱之為NI(NetworkInterface)層.在NI層,它為上層提供了一系列的標準網(wǎng)絡(luò)接口函數(shù)(如網(wǎng)卡初始化,網(wǎng)絡(luò)包發(fā)送等),這些接口函數(shù)是在網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序里實現(xiàn),而由pNA+模塊里的其它網(wǎng)絡(luò)層調(diào)用.要編寫網(wǎng)絡(luò)驅(qū)程,就是要具體實現(xiàn)這幾個接口函數(shù).圖2是網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序在pSoSystem中的模型圖. 圖2網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模型 通用網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模型的設(shè)計 通用網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模型的整體設(shè)計思想,就是將獨立于具體硬件的操作抽象出來,以形成一個通用的代碼框架.具體來說,主要包括以下幾個部分: a) 底層驅(qū)動和上層應用的分離層次模型設(shè)計; b) 由上述分離層次所得到的相應接口函數(shù)的設(shè)計; c) 網(wǎng)卡數(shù)據(jù)包接收、發(fā)送的抽象代碼框架的設(shè)計; 下面,本文將就上述3個方面的設(shè)計作一個較為全面的分析. 底層驅(qū)動和上層應用的分離層次模型設(shè)計 顯然,這一塊的設(shè)計是整個驅(qū)動模型設(shè)計的首要部分.只有將底層驅(qū)動和上層應用有效地分離出來,才能保證代碼的獨立性與重用性,從而也使得驅(qū)動程序的開發(fā)者不用過多地關(guān)心上層應用,符合現(xiàn)代軟件的設(shè)計思想.關(guān)于這一部分的設(shè)計,pSoSys2tem已經(jīng)幫助我們完成,其所提供的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模型就是一個典型的軟件分層設(shè)計實例.詳情請看圖2. 接口函數(shù)的設(shè)計 一般來說,根據(jù)上述所設(shè)計的驅(qū)動程序分層模型,都會為上下兩層的溝通提供一些標準的接口函數(shù).顯然,這些接口函數(shù)的實現(xiàn),大部分是和底層硬件具體相關(guān)的,但其操作步驟卻是大同小異的.因此,在我們的通用驅(qū)動模型框架里,就是要抽象出獨立于具體硬件的一般操作,以形成一個通用的代碼框架,在這里,我們一般就以偽C代碼形式來給出各個接口函數(shù)的一般實現(xiàn). (1)NiLan接口函數(shù)的設(shè)計與分析 NiLan是pNA+層和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動掛接的一個最為重要的接口函數(shù).實際上,早在pNA+模塊的加載過程中,pNA+就安裝了此函數(shù),其相應的偽C代碼如下: UCHAR *SetUpNI(UCHAR *FreeMemPtr) {InstallNi((int(*)()) Nilan, IPaddr, BSP-LAN1-MTU,BSP-LAN1-HWALEN,BSP-LAN1-FLAGS,SysVars.Lan1SubnetMask,0); /*通過這個函數(shù)的調(diào)用,將NiLan函數(shù)安裝到了pNA+模塊中去了*/ FreeMemPtr=SetupLanParams(BSP-LAN1-PKB,FreeMemPtr); /*在pNA+模塊里為網(wǎng)卡要用到的接收與發(fā)送等緩存分配空間*/ } 代碼1 通過這個函數(shù),pNA+層可以完成所有有關(guān)網(wǎng)絡(luò)應用的調(diào)用.其具體做法就是:由pNA+層傳入不同的功能號,以達到調(diào)用相應具體功能函數(shù)的目的,其相應的偽C代碼如下: longNiLan(ULONGfunction, union nientry*p) { if(function= =NI-INIT) { return ni-init(); }else { /*根據(jù)功能號,調(diào)用相應的功能函數(shù)*/ switch(function) caseNI-SEND:調(diào)用ni-send();break; case其它功能號:調(diào)用其它功能函數(shù);break; } } 代碼2 (2)ni-init函數(shù)的設(shè)計與分析 此函數(shù)主要是用來配置和初始化網(wǎng)卡的各種硬件和軟件資源,具體功能如下所述: a)初始化buffers,主要是將其鏈成鏈表,以方便操作; b)初始化網(wǎng)卡相關(guān)的寄存器,最重要的就是收發(fā)寄存器的首址RxDesc和TxDesc; c)初始化收發(fā)寄存器,主要是將其鏈成隊列,以方便內(nèi)存的循環(huán)使用; staticlongni-init(void) { InitBuffers();/*初始化buffer,主要是將 其鏈成鏈表*/ InstallIsr();/*安裝中斷服務程序,最重要 的就是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收中斷*/ InitDescps()/*將收發(fā)寄存器鏈成隊列*/ lanInit();/*初始化網(wǎng)卡的各個寄存器*/ } 代碼3 網(wǎng)卡數(shù)據(jù)包收發(fā)代碼框架的設(shè)計與分析 設(shè)計通用網(wǎng)卡驅(qū)動模型,顯然,數(shù)據(jù)包的收發(fā)是最為重要的與具體硬件有關(guān)的操作,如何去除具體硬件的相關(guān)性,而抽象出獨立于各種硬件的一般的收發(fā)代碼,則顯得非常重要.下面,將就網(wǎng)卡收發(fā)過程的一般步驟進行分析. (1)網(wǎng)卡數(shù)據(jù)包的發(fā)送過程其具體步驟如下所示 a)應用程序為了發(fā)送數(shù)據(jù),調(diào)用相應的套接字; b)套接字的調(diào)用引發(fā)pNA+的系統(tǒng)調(diào)用,pNA+層則調(diào)用NiLan函數(shù)將上層的數(shù)據(jù)傳給NI層;NiLan的具體實現(xiàn)參看代碼2,這里,主要解釋一下其傳入的參數(shù);function:功能號,NiLan將根據(jù)不同的功能號調(diào)用合適的NI層的函數(shù);p:NI層的入口點,即上層和下層交換數(shù)據(jù)的地方,發(fā)送數(shù)據(jù)時,由這個入口點將相應的數(shù)據(jù)由pNA+層傳入NI層,同樣,接收數(shù)據(jù)時,也是由這個入口點將NI層收到的數(shù)據(jù)上傳給pNA+層. c)NI層收到pNA+層傳入的數(shù)據(jù)之后,則將待發(fā)送數(shù)據(jù)組裝成數(shù)據(jù)幀,以便接下來移 入網(wǎng)卡的發(fā)送寄存器發(fā)送出去,其相應的實現(xiàn)代碼如下所示: staticvoidni-send(char*hwa-ptr,char*pkbpt r,USHORTtype) { tx-hdr=InitMblk();/3初始化三元組,一個三元組里存放一個數(shù)據(jù)幀*/ FillFrameHead();/*填充幀頭*/ TxFillDesc();/*調(diào)用TxFillDesc()填充相 應的寄存器以把數(shù)據(jù)發(fā)送出去*/ } 代碼4 (2)網(wǎng)卡數(shù)據(jù)包的接收過程 網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)的過程不同于發(fā)送數(shù)據(jù)的過程,發(fā)送數(shù)據(jù)時,有一個獨立的發(fā)送數(shù)據(jù)的函數(shù),而在網(wǎng)卡的接收數(shù)據(jù)的過程中,并不存在這樣一個獨立的函數(shù),網(wǎng)卡數(shù)據(jù)的接收是通過中斷服務程序來完成的,其具體步驟如下: a)網(wǎng)卡產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)的中斷; b)中斷導致ni-isr()中斷服務程序的調(diào)用,而在ni-isr()中,調(diào)用真正的中斷響應程序 ni-poll(),ni-poll()則根據(jù)不同的中斷事件,調(diào)用具體的中斷服務程序; static voidni-isr(void) { ienter(); AppModel-run-on-sstack((Pointer)nipoll, Null); ireturn(); } static voidni-poll(void) { for(;;) { if(接收數(shù)據(jù)中斷)RxBufRcv(); if(發(fā)送數(shù)據(jù)中斷)TxFillDesc(); if(其它中斷)...... } } 代碼5 c)對于接收數(shù)據(jù)的中斷而言,在ni-poll()函數(shù)里調(diào)用的中斷響應函數(shù)就是RxBufRev(),這個函數(shù)是真正負責網(wǎng)卡數(shù)據(jù)接收的地方,其工作原理就是讀取網(wǎng)卡相應的接收寄存器,并通知pNA+層將數(shù)據(jù)取走; staticvoidRxBufRcv(void) { for(;;) { good=CheckFrame()/*判斷接收的數(shù)據(jù)包是否出錯*/ if(good==TRUE)/*如果數(shù)據(jù)包沒有出錯,則將它交給pNA+層*/ { /*建立三元組,并通知pNA+層*/ msgBlk=NiFuncs.esballoc((void3)&pktAddr->type,dataLen,0,&frtn); Announce(type,msgBlk,dataLen,IfNum); } } } 代碼6 d)通過RxBufRec()函數(shù)將數(shù)據(jù)從網(wǎng)卡中收下后,它最后還要再調(diào)用Announce()函數(shù) 通知pNA+模塊將數(shù)據(jù)取走.至此,一個數(shù)據(jù)包的接收過程全部完成;注:Announce是一個回調(diào)函數(shù),即在pNA+模塊中定義的,由NI層調(diào)用的函數(shù); 驅(qū)動程序的安裝 在pSOS中,一般的驅(qū)動程序安裝是通過修改drv-conf.c(pSoSystem操作系統(tǒng)里的一個系統(tǒng)配置文件)中的InstallDriver來完成.而網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序在pSoSystem里有作專門的處理,它是通過調(diào)用drvconf.c中的SetUpNi函數(shù)來實現(xiàn)的,而SetUpNi則會調(diào)用pSoSystem所提供的InstallDriver來最后完成網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的安裝.當然,最后還需要重新編譯pSoSystem的內(nèi)核,從而將我們的驅(qū)動程序模塊加載到pSoSystem系統(tǒng)模塊中.具體實現(xiàn)可以參看前面的代碼1. 結(jié)束語 本文只給出了通用網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模型的最重要部分的設(shè)計與分析,至于其它一些細節(jié)函數(shù),限于篇幅,本文未做詳述.有興趣的讀者,可以進一步參看文末所附的參考文獻.最后,希望本文能對有心開發(fā)類似應用的工程技術(shù)人員有所幫助. |
