浅析嵌入式μC设备驱动的设计与实现

1、浅析嵌入式(3设备驱动的设计与实现浅析嵌入式 C/OS- n设备驱动的设计与实现设备驱动程序是任何操作系统的必不可少的、最保密的一个 组成部分，它们实现了计算机系统所有附属设备的一个标准接口，它 包含与硬件直接相关的设备驱动。从广义上说，”驱动程序”是指 一些函数的集合，这些函数都能对硬件设备进行操作。本文简单分 析了 C/OS-n下设备驱动的设计与实现。设备驱动程序是任何操作系统的必不可少的、最保密的一个组 成部分，它们实现了计算机系统所有附属设备的一个标准接口，它包 含与硬件直接相关的设备驱动。从广义上说，”驱动程序”是指一 些函数的集合，这些函数都能对硬件设备进行操作。驱动程序的概 念在

2、没有固定的操作系统的时候，是一个比较模糊的定义。简单地 理解就是提供了一个软件到硬件（也能够是虚拟硬件）操作的函 数。一般主要应该包括:设备初始化、设备的读写（输入输出）、设 备的控制等信息。在“ C/OS- n下没有统一的设备驱动接口 一一不 像windows或者linux下经过设备文件的定义模式，因此，把一些对 硬件操作是经过一般的函数来完成的，叫成”驱动程序”也不为 过。简介外设驱动程序是实时内核和硬件之间的接口，是连接底层硬件和内 核的纽带。编写驱动程序模块应满足以下主要功能：对设备初始化；把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据；读取应用程序传送给设备的数据和回送应用程序请求的数 据；

3、监测和处理设备出现的异常。由于在“ C/OS-II下没有统 一的设备驱动接口，在该操作系统中设备驱动的设计和实现主要是 经过一些对硬件操作的函数来完成。MC/os-n操作系统启动过程中的硬件初始化基于“C/OS- II的应用系统工作时,首先把CPU初始 化;接着进行操作系统初始化，主要完成任务控制块(TCB )初始 化、TCB优先级表初始化、空任务的创立等;然后开始创立新任 务，并可在新创立的任务中再创立其它的新任务;最后调用OSST ART()函数启动多任务调度。当“ C/OS-II实际移植到具体的硬件平台中时，系统初始化时 还要进行硬件的初始化。主函数是系统启动首先执行的一个函数， 在启动

4、“ C/OS II之前，要屏蔽所有中断,并对全局变量初始化，防 止运行出错。硬件初始化主要包括中断初始化，串口、键盘、显示 等设备初始化。“ C/OS II的初始化经过调用OSInit()函数，为OS 分配任务队列、优先级状态表和准备状态表，初始化全局变量,而且 创立一个空循环任务。接下来，在启动“ C/OS II前调用 OSTaskCreate()创立所有用户任务，并置准备态，创立任务时，要指定 每个任务的优先级、堆栈大小和位置、任务函数入口。调用 OS2Start()启动“ C/OS一11。从就绪队列中找到优先级最高的任务, 作为当前任务执行。流程如图所示。MC/OS-n操作系统对硬件的操

5、作和控制3.1函数控制硬件前面已经提到过,不像其它的操作系统，在 C/OS11中没有 统一的设备驱动接口，因此对硬件的操作和控制能够经过函数来完 成。在启动过程中完成硬件初始化后，系统创立一个空循环任务，然 后就能够调用OSTaskCreate()创立用户任务，在任务用户任务中选 择要控制的硬件，选择最佳的控制方法，调用用户自己编写的函数来 完成。3.2 BSPBSP（板级支持包）是介于底层硬件和操作系统之间的软件层次, 它完成系统上电后最初的硬件和软件初始化,并对底层硬件进行封 装，使得操作系统不再面对具体的操作。为“C/OS-II编写一个简单的BSP。它首先设置CPU内部寄存器 和系统堆栈

6、，并初始化堆栈指针，建立程序的运行和调用环境；然后 能够方便地使用C语言设置硬件的配置环境，并编制相应的操作函 数，为操作系统调用提供统一的接口 ；在CPU、板级和程序自身初 始化完成后，就能够把CPU的控制权交给操作系统了。实际应用举例既然在“ C/OS-II下没有统一的设备驱动接口，系统对硬件的 控制是经过一些对硬件操作的函数来完成的。下面以在“ C/OS-II 实时内核下驱动程序读取A/D的三种方法，分析在实际的工程实践 中 C/OS-II设备驱动的设计和实现，以及在设计过程中应注意的 一些问题。以一个单片机数据采集系统为例，硬件环境基于C8051F015单片 机。A/D转换是单片机数据

7、采集系统的重要组成部分，实时内核下 A/D驱动程序的实现过程主要取决于A/D转换器的转换时间。我 们首先比较和分析 C/OS-II下A/D采样数据的三种方法;其次介 绍C8051F015单片机A/D模数转换器的配置及特点；最后，在 C/OS-II内核移植到8位单片机C8051F015的基础上，介绍编写 A/D驱动程序的一般思路和方法。4.1 “ C/OS-II实时内核下的A/D读取方法实时内核下，驱动程序采用什么方法读取A/D采样数据是首先 考虑的问题。许多因素将影响读取A/D,如 A/D的转换时间、模拟 值的转换频率、输入通道数等,但最主要的是取决于A/D的转换时 间。典型的A/D转换电路由模