嵌入式操作系統(tǒng)(Linu進(jìn)程及設(shè)備驅(qū)動程序).ppt

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Linux進(jìn)程間通信及驅(qū)動程序,——軟件學(xué)院張亮liangzhang@,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,2,通信目的,進(jìn)程間的數(shù)據(jù)傳遞，A向B傳送,進(jìn)程間的數(shù)據(jù)共享，一個修改后，別的可以看到,通知事件：一個進(jìn)程要向一個或者一組進(jìn)程發(fā)送消息，表明某種事件的產(chǎn)生,資源共享：多個進(jìn)程要共享同樣的資源，需要加鎖和同步,進(jìn)程控制：需要控制另外一個進(jìn)程的執(zhí)行（知道他的狀態(tài)信息）,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,3,通信方法,信號,管道,消息,信號量,共享內(nèi)存,套接字,自定義,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,4,通信方法–信號,最古老的進(jìn)程間通信方式之一,內(nèi)核為進(jìn)程產(chǎn)生信號，以表示不同的事件，這些事件就是信號源,異常：進(jìn)程運行過程產(chǎn)生的異常,其他進(jìn)程：一個進(jìn)程可以向另一一個或者一組進(jìn)程發(fā)送信號,終端中斷：Ctrl-C,報警：計時器到期,其他：通知。。例如IO就緒,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,5,通信方法–信號處理,內(nèi)核對信號的5種缺省動作,異常終止，將進(jìn)程的地址空間內(nèi)容、寄存器內(nèi)容保存到一個core文件中，終止進(jìn)程,退出：不產(chǎn)生core文件，終止進(jìn)程,忽略：不處理該信號,停止：掛起該進(jìn)程,繼續(xù)：如果該進(jìn)程被掛起，則恢復(fù)進(jìn)程運行，否則，忽略該信號,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,6,通信方法–信號處理,信號的特定處理動作,忽略，但是SIGKILL、SIGSTOP不能被忽略,阻塞信號：進(jìn)程可以選擇阻塞某些信號，先將到來的信號記錄下來，等到以后解除阻塞后再處理,進(jìn)程處理該信號：注冊處理程序,信號對照含義？,SIGHUP、SIGINT、SIGQUIT、SIGFPE、SIGKILL、SIGALRM、SIGTERM、SIGHLD、SIGSTOP,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,7,通信方法–信號處理,系統(tǒng)調(diào)用,Signal、sigaction,定時器相關(guān)：alarm，settimer,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,8,通信方法–管道,特點,單向的、先進(jìn)先出、無結(jié)構(gòu)、固定大小的字節(jié)流,一個讀、一個寫,管道大小的定義：PIPE_BUF，在include/linux/limits.h中，一般大小為4096,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,9,通信方法–管道調(diào)用,系統(tǒng)調(diào)用,Pipe()，讀、寫操作,輸入?yún)?shù)intfiledes[2]返回值中filedes[0]為讀句柄filedes[1]為寫句柄,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,10,通信方法–消息,使用消息隊列標(biāo)識符進(jìn)行標(biāo)識,Msgget創(chuàng)建一個新隊列或者打開一個已經(jīng)存在的隊列,Msgsnd向隊列末端添加一條新消息,Msgrcv從隊列中取消息,注：取消息不一定是按照先進(jìn)先出原則，也可以按照消息類型字段獲?。╩sgrcv方式?jīng)Q定）,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,11,通信方法-信號量,用于保護(hù)臨界資源，以及進(jìn)程間同步,初始化函數(shù)sem_init()，注意參數(shù),等待信號量可用sem_wait/sem_trywait,釋放信號量sem_post,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,12,通信方法-共享內(nèi)存,進(jìn)程間數(shù)據(jù)通信方法，直接讀寫內(nèi)存，不需要任何數(shù)據(jù)拷貝,管道、消息機制都需要在內(nèi)核、用戶空間進(jìn)行數(shù)據(jù)拷貝（系統(tǒng)調(diào)用過多）,Shm_get用于創(chuàng)建或者獲取標(biāo)識符,Shm_at用于獲取對應(yīng)的地址,Shm_dt用于刪除,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,13,通信方法-套接字,進(jìn)程間數(shù)據(jù)通信方法，事件形式,RAW_SOCKET,發(fā)送、接收都一致,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,14,什么是設(shè)備驅(qū)動程序,設(shè)備驅(qū)動程序就是外部設(shè)備的軟件抽象，或者說是軟件表現(xiàn)，是系統(tǒng)看到的設(shè)備，是虛擬的設(shè)備。,一個外設(shè)的性能在很大程度上取決于驅(qū)動程序的性能。驅(qū)動程序之于外部設(shè)備，猶如操作系統(tǒng)之于硬件環(huán)境。,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,15,驅(qū)動程序有什么用,Linux下的設(shè)備驅(qū)動程序都是一個個獨立的“黑盒子”，使某個特定的硬件響應(yīng)一個定義良好的內(nèi)部編程接口，同時完全隱藏了設(shè)備的工作細(xì)節(jié)。,用戶對設(shè)備的操作通過一組標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)調(diào)用來完成。驅(qū)動程序就是將這些調(diào)用映射到作用于實際硬件的設(shè)備特定的操作上（寫寄存器命令）。,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,16,系統(tǒng)調(diào)用接口,,,,,,,,,,設(shè)備1,設(shè)備2,設(shè)備3,驅(qū)動1,驅(qū)動2,驅(qū)動3,用戶程序,用戶空間,內(nèi)核空間,,內(nèi)核子系統(tǒng),,,,其它模塊,其它模塊,,,,,,,硬件,,,,,驅(qū)動程序在內(nèi)核中的位置,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,17,模塊化的驅(qū)動程序,為了使系統(tǒng)更有效的運行，Linux支持內(nèi)核的動態(tài)擴(kuò)展，即在系統(tǒng)運行時給內(nèi)核增加新的功能（模塊）。,驅(qū)動程序就是幾個可以模塊化的功能之一。這也是Linux下驅(qū)動程序與Windows下驅(qū)動程序的最大區(qū)別。,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,18,什么是模塊,模塊是一段沒有鏈接的目標(biāo)代碼（.o）可由insmod程序動態(tài)的鏈接到正在運行的內(nèi)核鏈接后，它就成了內(nèi)核的一部分，直到用rmmod程序解除鏈接。和用戶函數(shù)庫的動態(tài)鏈接有些相似；但函數(shù)的功能在鏈接前就已明確，而模塊連接時才注冊自己的功能。,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,19,系統(tǒng)內(nèi)核,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,20,驅(qū)動程序,系統(tǒng)內(nèi)核,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,21,驅(qū)動程序,將驅(qū)動程序加入到內(nèi)核中,系統(tǒng)內(nèi)核,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,22,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,23,核心模塊與應(yīng)用程序的對比,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,24,簡單驅(qū)動程序舉例子-2.4,#ifndefMODULE#defineMODULE#endif#ifndef__KERNEL__#define__KERNEL__#endif#include#includeintinit_module(void){printk(KERN_ALERT“HelloWorld!\n”);return0;}},西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,25,voidcleanup_module(void){printk(KERN_ALERT“Goodbye!\n”);}MODULE_LICENSE(“GPL”)//為了避免”nolicense”警告----------------------------------------------------------------------------------MakeFile文件MODULECFLAGS:=-I/usr/src/linux-2.4/include–DMODULE–D__KERNEL__hello.o:hello.cgcc$(MODULECFLAGS)–chello.c.PHONY:cleanclean:rm–fhello.o,簡單驅(qū)動程序舉例子-2.4,注意之處1：2.4內(nèi)核中，MODULE和__KERNEL__宏必須定義，無論是在編譯選項時還是在源文件代碼中。保險期間：兩邊都寫，同時使用ifdef宏加了保護(hù)，不會出現(xiàn)重復(fù)定義2：如果在printk打印時候不使用KERN_ALERT宏，則linux/kernel.h可以不包括3：頭文件linux/module.h必須添加4：初始化必須是init_module，退出函數(shù)必須是cleanup_module,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,26,簡單驅(qū)動程序舉例子-2.4,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,27,簡單驅(qū)動程序舉例子-2.6,#include#include#includeMODULE_LICENSE("DualBSD/GPL");staticchar*whom="world";module_param(whom,charp,0);staticinthowmany=1;module_param(howmany,int,0);staticinthello_init(void){inti;for(i=0;imajor=MAJOR(inode->i_rdev);dev->minor=MINOR(inode->i_rdev);dev->read_buffer=kmalloc(sizeof(READ_BUF_SIZE),GFP_KERNEL);if(dev->read_buffer==NULL)printk("KERN_ALERTallocatereadbuffermemoryfailed.\n");dev->write_buffer=kmalloc(sizeof(WRITE_BUF_SIZE),GFP_KERNEL);if(dev->read_buffer==NULL)printk("KERN_ALERTallocatewritebuffermemoryfailed.\n");init_waitqueue_head(},55,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,intmy_release(structinode*inode,structfile*filp){structMydevice*dev=filp->private_data;if(dev->read_buffer!=NULL)kfree(dev->read_buffer);if(dev->write_buffer!=NULL)kfree(dev->write_buffer);kfree(dev);printk("ThefunctionofMyreleasehasbeencalled！\n");return0;},56,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,ssize_tmy_read(structfile*filp,char*buf,size_tcount,loff_t*offp){char*pdata=kmalloc(sizeof(count),GFP_KERNEL);if(pdata==NULL)return(-ENOMEM);copy_to_user(buf,pdata,count);*offp+=count;printk("ThefunctionofMyreadhasbeencalled！\n");returncount;},57,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,ssize_tmy_write(structfile*filp,char*buf,size_tcount,loff_t*offp){char*pdata=kmalloc(sizeof(count),GFP_KERNEL);if(pdata==NULL)return(-ENOMEM);copy_from_user(pdata,buf,count);*offp+=count;printk("ThefunctionofMyreadhasbeencalled！\n");returncount;},58,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,intmy_ioctl(structinode*inode,structfile*filp,unsignedintcmd,unsignedlongarg){switch(cmd){case1:{printk("Thisiscommand1!\n");break;}case2:{printk("Thisiscommand2!\n");break;}case3:{printk("Thisiscommand3!\n");break;}default:{printk("Thereisnosuchcommand!\n");return-1;}}return0;},59,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,structfile_operationsfops={open:my_open,/*open函數(shù)*/release:my_release,/*write函數(shù)*/read:my_read,/*read函數(shù)*/write:my_write,/*write函數(shù)*/ioctl:my_ioctl,/*ioctl函數(shù)*/};用上面聲明的各函數(shù)聲明文件操作結(jié)構(gòu)file_operations。,60,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,intmy_init(void){intres=register_chrdev(DEV_MAJOR,DEV_NAME,},61,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,intmy_cleanup(void){unregister_chrdev(major,DEV_NAME);printk("Mydevicereleasesuccess!\n");return0;}module_init(my_init);module_exit(my_cleanup);MODULE_LICENSE("GPL");,62,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,63,傻瓜步驟,設(shè)計驅(qū)動程序1.1實現(xiàn)各個文件操作函數(shù)1.2聲明函數(shù)指針數(shù)組1.3完成初始化函數(shù)，并向系統(tǒng)注冊。完成清除函數(shù)。建立設(shè)備文件節(jié)點mknod/dev/testdevcxxx0設(shè)計測試應(yīng)用程序,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,64,傻瓜步驟,加載驅(qū)動程序insmodchar_dev.o運行應(yīng)用程序進(jìn)行測試卸載驅(qū)動程序rmmodchar_dev,西安電子科技大學(xué)軟件學(xué)院,65,謝謝！,