0 引 言
嵌入式系統(tǒng)需要支持的外部設(shè)備種類繁多，如何構(gòu)造運(yùn)行良好的嵌入式設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，對嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用有重要意義。eCos是一種源代碼公開的實(shí)時(shí)嵌人式操作系統(tǒng)，對嵌入式應(yīng)用具有良好的支持，內(nèi)核專門設(shè)計(jì)了便于設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理和開發(fā)的I／O包和DEV包，開發(fā)人員可以方便地將自己開發(fā)的驅(qū)動(dòng)程序加入其中，與別的系統(tǒng)組件一起進(jìn)行配置。
1 系統(tǒng)目標(biāo)板簡介
硬件目標(biāo)板是為無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)開發(fā)板，它是從Arca系統(tǒng)測試板經(jīng)過功能簡化設(shè)計(jì)而來的滿足無人機(jī)系統(tǒng)要求的目標(biāo)板。硬件目標(biāo)板如圖1所示。
GT2000支持SRAM，F(xiàn)LASH，ROM，VLIO(靜態(tài)段支持可變等待時(shí)間I／O設(shè)備)和SDRAM(同步動(dòng)態(tài)RAM)等外部擴(kuò)展存儲器。GT2000的外部地址空間是按體(bank)劃分的，有四個(gè)體屬于靜態(tài)存儲器區(qū)域，由引腳CS0～CS3選擇，在將FLASH，SRAM，VLIO(用作其他外設(shè)接口)等靜態(tài)I／O設(shè)備地址分別設(shè)計(jì)在CS0～CS2區(qū)域內(nèi)，由GT2000內(nèi)部的外部內(nèi)存訪問接口(EMI)控制器中的靜態(tài)內(nèi)存訪問控制寄存器(SMCR)進(jìn)行訪問控制，分配地址訪問接口。
系統(tǒng)目標(biāo)板選用兩片Intel公司的TE28F320的FLASH(16位)并聯(lián)獲得32位總線寬度。Intel公司的TE28F320是32 Mb(2 M×16 b)多功能FLASH，2．7～3．6 V單電源供電，讀取時(shí)間為70 ns，封裝格式為48-Pin TSoP(12 mm×20 mm)或48-Ball TFB-GA，可被擦寫10 000次。方舟的JTAG仿真器支持TE28F320 FLASH，可以通過JTAG接口進(jìn)行在線讀寫和擦除，這給調(diào)試程序和硬件提供了方便。
FLASH的電路原理圖以及GT2000的引腳“K[2．．1]／MD_MEM[1．．0]”設(shè)置如圖2所示。
2 eCos驅(qū)動(dòng)程序的體系結(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)模式
eCos操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序通常包含以下內(nèi)容：提供一些底層函數(shù)，負(fù)責(zé)完成設(shè)備初始化與配置、注冊設(shè)備，從設(shè)備收發(fā)數(shù)據(jù)、控制設(shè)備、處理設(shè)備中斷等，并進(jìn)行設(shè)備管理。eCos操作系統(tǒng)內(nèi)核支持設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的同步、計(jì)時(shí)、內(nèi)存管理、緩沖區(qū)管理、設(shè)備名空間及資源管理等。
eCos系統(tǒng)的I／O包中包含了設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序接口模塊，全部是以組件的形式存在。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序模塊支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分層結(jié)構(gòu)。設(shè)備I／O包中的程序需要使用設(shè)備DEV包中的程序，而設(shè)備DEV包中的程序需要調(diào)用eCos的硬件抽象層包中的底層接口函數(shù)，如圖3所示。
2．1 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序用戶API
eCos為應(yīng)用程序提供了一組用戶API函數(shù)，這些操作包括對設(shè)備進(jìn)行初始化和配置，獲取配置信息，對設(shè)備進(jìn)行讀寫等。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序必須使用設(shè)備句柄進(jìn)行設(shè)備操作，通過cyg_io_lookup()函數(shù)把設(shè)備在系統(tǒng)中的惟一名字映射成設(shè)備句柄。
2．2 eCos驅(qū)動(dòng)程序與內(nèi)核及HAL的接口
應(yīng)用程序在使用設(shè)備的時(shí)候，通過驅(qū)動(dòng)程序的用戶API函數(shù)訪問設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序又調(diào)用設(shè)備內(nèi)核API函數(shù)與內(nèi)核和硬件抽象層HAL進(jìn)行交互，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和內(nèi)核又通過硬件抽象層HAL對硬件平臺進(jìn)行操作。
eCos內(nèi)核向設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供調(diào)度、時(shí)鐘、同步、中斷等內(nèi)核服務(wù)的支持。在某些嵌入式應(yīng)用中，部分內(nèi)核服務(wù)并不是必需的。在配置時(shí)不選擇Kernel包，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的內(nèi)核服務(wù)支持由硬件抽象層提供。
HAL包含所有與平臺相關(guān)的代碼，是eCos操作系統(tǒng)對硬件進(jìn)行的抽象定義，它直接控制和訪問硬件，為eCos內(nèi)核和高層代碼提供服務(wù)。
