现在的位置: 首页 > 综合 > 正文

嵌入式驱动问题总结

2014年05月30日 ⁄ 综合 ⁄ 共 5301字 ⁄ 字号 评论关闭

一. 嵌入式linux和wince操作系统的特点和特性?

1.支持多种硬件平台

  由于嵌入式设备硬件平台的多样性,CPU芯片的快速更新,嵌入式操作系统要求支持常用的嵌入式CPU,如X86, ARM, MIPS, POWERPC等,并具有良好的可移植性。另外还需要支持种类繁多的外部设备。Linux支持以上几乎所有的主流芯片,并且还在不断的被移植到新的芯片上。而在这方面,WinCE显然差得很远。

  2.占有较少的硬件资源

  由于多数嵌入式系统具有成本敏感性,处理器速度较低 ,存储器空间较少,这要求嵌入式OS体积小,速度快。Linux体系结构比较灵活,易于裁减,可以小到2M Flash,4M RAM。而WinCE对资源的要求更高。

  3.高可定制性

  由于不同的嵌入式应用对系统要求各不相同,这要求嵌入式OS具备高可定制性,能够根据需要方便的增加和减少各项功能模块。这一点对于嵌入式领域至关重要,而Linux由于图形系统不在内核中,且支持模块机制,内核可根据需要加入或去掉功能。其外围工具拥有众多选择,更由于可以自由修改源代码,具有极强的可定制性。而WinCE/Windows根本无法做到这一点。

  4.具有实时处理能力

  实时应用分为硬实时和软实时两大类,嵌入式OS需要明确是否支持实时和支持哪一类实时应用,需要提供最坏情况响应时间为多长。Linux和WinCE/Windows最初设计时都没有考虑实时应用,但众多的实时Linux项目已使Linux具备了硬实时和软实时处理能力,硬实时有RT-Linux和RTAI,而2.6中加入了可抢占核心,使得Linux具备了软实时处理能力,此外还有Timsys和Montavista等实时Linux实现。Linux自由开发模式的优点得到了充分的体现。Windows虽然也有第三方提供类似于RT-Linux的实时功能,但由于微软未提供这方面的支持,也由于Windows可靠性不能满足要求,很少有人在实时领域使用Windows。但RT-Linux已经在美国航天部门,印度军方等得到了广泛应用。还有Montavista,Timsys的实时Linux都有很多成功案例。

  5.具备强大的网络功能

  现在,越来越多的嵌入式设备需要具备网络功能。这要求嵌入式OS支持常用的网络协议和可靠的网络功能。Linux的网络功能经过几次改进,其效率,功能都很突出。且具有众多的网络工具,支持几乎所有常见的网络协议。这些使得Linux在网络设备中倍受青睐,很多防火墙,低端路由器等中使用的都是Linux。而未闻WinCE/Windows在这方面有什么应用。

  6.高安全性和高可靠性

  嵌入式设备往往对安全性和可靠性要求很高,这要求作为基础软件的嵌入式OS具有高安全性和高可靠性。如骨干网的路由器,交换机等。Linux的可靠性是经过实践检验的,并进一步向高端发展,冲击Vxworks, Unix的市场。安全性方面Linux病毒极少,并拥有众多安全增强,有的安全增强Linux达到了B1级别(红旗RFSOS通过了国家GB17859第三级,等同于TCSEC B1级)。而Windows病毒众多,漏洞不断,虽然微软大力宣传其通过了CC标准EAL4级,但是需要说明的是,EAL4仅仅说明Windows在多大程度上满足了它的安全目标,显然更为重要的是这个目标是什么,事实上,它通过的是CAPP的EAL4级,仍然相当于TCSEC
C2级,Win2000的可靠性比起98等来说有了明显提高,但尚不足以向高端冲击,其安全性问题也会大大影响它的可靠性,这二者是紧密联系的,不能孤立讨论。

  7.具有完善的嵌入式GUI和嵌入式浏览器

  面向用户的嵌入式终端设备如Smart Phone等,都要求嵌入式OS具有功能完善,控件丰富的嵌入式GUI,并支持功能强大的嵌入式浏览器。在这方面WinCE有完善的解决方案,Linux也有QT/Embedded等GUI,Opera等嵌入式浏览器,拥有众多的选择。

  8.实现嵌入式日志文件系统,具备断电保护能力。

  这些功能Linux和Windows都能达到。

  9.能够提供完善的开发工具集。

  Linux下的开发工具众多,但不如Windows开发工具易用。不过Windows的开发工具不是为嵌入式领域设计的,功能也不完善。

  10.能够快速启动

  启动速度二者差不多,但很多嵌入式设备并不需要图形界面,且由于Linux有源代码,在硬件固定的情况下可以加速启动,这时Linux就比WinCE/Windows启动快多了。

  通过以上分析,可以很清楚地看到,总体比较而言,在嵌入式领域Linux比WinCE/Windows具有明显优势。正因为如此,嵌入式Linux比WinCE/Windows应用领域要广泛的多。WinCE的优势在于PC衍生产品,如Pocket PC,高端PDA等。但在其他众多的嵌入式领域中,WinCE就并不适合了。

二. 嵌入式linux中tty设备驱动的体系结构?

 在Linux系统中,终端是一种字符型设备,它有多种类型,通常使用tty来简称各种类型的终端设备;

 包含如下几类终端设备: 
1、串行端口终端(/dev/ttySn) 
    串行端口终端(Serial Port Terminal)是使用计算机串行端口连接的终端设备。计算机把每个串行端口都看作是一个字符设备。这些串行端口所对应的设备名称是 /dev/ttyS0(或/dev/tts/0)、/dev/ttyS1(或/dev/tts/1)等,设备号分别是(4,0)、(4,1)等。
    在命令行上把标准输出重定向到端口对应的设备文件名上就可以通过该端口发送数据,例如,在命令行提示符下键入: echo test > /dev/ttyS1会把单词“test”发送到连接在ttyS1端口的设备上。 
2.伪终端(/dev/pty/) 

    
伪终端(Pseudo Terminal)是成对的逻辑终端设备,并存在成对的设备文件,如/dev/ptyp3和/dev/ttyp3,它们与实际物理设备并不直接相关。如果一个程序把ttyp3看作是一个串行端口设备,则它对该端口的读/写操作会反映在该逻辑终端设备对应的ptyp3上,而ptyp3则是另一个程序用于读写操作的逻辑设备。这样,两个程序就可以通过这种逻辑设备进行互相交流,使用ttyp3的程序会认为自己正在与一个串行端口进行通信。 
    以telnet 为例,如果某人在使用telnet程序连接到Linux系统,则telnet程序就可能会开始连接到设备ptyp2上,而此时一个getty程序会运行在对应的ttyp2端口上。当telnet从远端获取了一个字符时,该字符就会通过ptyp2、ttyp2传递给 getty程序,而getty程序则会通过ttyp2、ptyp2和telnet程序返回“login:”字符串信息。这样,登录程序与telnet程序
就通过伪终端进行通信。通过使用适当的软件,可以把2个或多个伪终端设备连接到同一个物理串行端口上。

3.控制台终端(/dev/ttyn, /dev/console)

    
如果当前进程有控制终端(Controlling Terminal)的话,那么/dev/tty就是当前进程的控制终端的设备特殊文件。可以使用命令“ps –ax”来查看进程与哪个控制终端相连使用命令“tty”可以查看它具体对应哪个实际终端设备。/dev/tty有些类似于到实际所使用终端设备的一个联接。
    在UNIX系统中,计算机显示器通常被称为控制台终端(Console)。它仿真了类型为Linux的一种终端(TERM=Linux),并且有一些设备特殊文件与之相关联:tty0、tty1、tty2等。当用户在控制台上登录时,使用的是tty1。使用Alt+[F1—F6]组合键时,我们就可以切换到tty2、tty3等上面去。tty1–tty6等称为虚拟终端,而tty0则是当前所使用虚拟终端的一个别名,系统所产生的信息会发送到该终端上。因此不管当前正在使用哪个虚拟终端,系统信息都会发送到控制台终端上。用户可以登录到不同的虚拟终端上去,因而可以让系统同时有几个不同的会话期存在。只有系统或超级用户root可以向/dev/tty0进行写操作。

    Linux内核中
tty的层次结构
包含tty核心、tty线路规程和tty驱动;

  tty设备发送数据的流程为:tty核心从一个用户获取将要发送给一个
tty设备的数据,tty核心将数据传递给tty线路规程驱动,接着数据被传递到tty驱动,tty驱动将数据转换为可以发送给硬件的格式。接收数据的流程为: 从tty硬件接收到的数据向上交给tty驱动,进入tty线路规程驱动,再进入 tty 核心,在这里它被一个用户获取。
尽管大多数时候tty核心和tty之间的数据传输会经历tty线路规程的转换,但是tty驱动与tty核心之间也可以直接传输数据


三. 嵌入式设备,为加快启动速度,可以做哪些方面的优化?

   linux默认的安装内核相当庞大,为了保证系统的兼容性和灵活性,支持热插拔操作,内核启动时要进行大量的硬件检测和初始化工作,而嵌入式的硬件都是固定的,只需要选择需要的硬件驱动就可以,不需要全部的硬件驱动都检测;因此可以进行适当的裁剪内核达到缩小启动linux系统的目的;同时可以统计驱动模块的耗时时间,对耗时较长的模块驱动加以分析,优化;

四 USB设备的枚举过程?

(1) Get Device Descriptor。主机的第一个命令要求得到设备描述符,此SETUP 包为个字节数据(8006000100004000),发向地址0,端口0“40”表示返回数据长度最大为40H 个字节。实际上,只返回一个包,即数组DEV_DESC[ ]中的前个字节,用于说明设备的描述符的真实长度和设备的类型。

(2) Set Address。接着是设置设备地址处理事件,主机发送一个含有指定地址的数据包(0005020000000000),在主机只有一个USB 设备的时候,这个地址一般会是2,最大地址127USB 协议中可以连接127 个设备。设置地址事件处理结束后,设备进入地址状态,主机以后会在新的指定地址处访问设备。

(3) Get Device Descriptor。主机再次发送请求得到设备描述符的数据包(8006000100001200),与上次不同的是,要求的数据的长度是实际的数据长度,同时是发送到Set Address命令所设置的地址。

(4) 读取全部Configuration Descriptor。接着主机要求得到设备全部的配置描述符、接口描述符和节点描述符(8006000200004000),由于主机不知道设备描述符的真实长度,因此它要求得到64个字节。

(5) Set Interface,主机发送数据包(010B000000000000),设置接口值为0

(6) Set Conifguration,确定USB设备工作在哪一个配置下。对于U盘设备来说,一般只有1个配置值,其值为01。主机发送数据包(0009010000000000)。

(7) 如果以上步骤都正确,主机将找到新设备,并且配置成功,该设备可以正常使用,可以进行后续的U盘枚举过程了。

(8) busHound观察计算机对于U盘的枚举过程,发现上述步骤后还有一个GetMaxLun的操作,但是实际上对于U盘来说忽略该步骤也没有问题。

五 PSRAM、SDRAM、DDR、DDR2的时序特性?

六. I2C触摸屏芯片与CPU的数据传输流程?画出相关图例?(这题目记得不是太清楚了,大概是考查I2C设备驱动的数据传输过程)

七,linux的任务调度机制是什么?

调度程序运行时,要在所有可运行状态的进程中选择最值得运行的进程投入运行。选择进程的依据是什么呢?在每个进程的task_struct结构中有以下四
项:policy、priority、counter、rt_priority。这四项是选择进程的依据。其中,policy是进程的调度策略,用来区分 实时进程和普通进程,实时进程优先于普通进程运行;priority是进程(包括实时和普通)的静态优先级;counter是进程剩余的时间片,它的起始 值就是priority的值;由于counter在后面计算一个处于可运行状态的进程值得运行的程度goodness时起重要作用,因此,counter 也可以看作是进程的动态优先级。rt_priority是实时进程特有的,用于实时进程间的选择。
Linux用函数goodness()来衡量一个处于可运行状态的进程值得运行的程度。该函数综合了以上提到的四项,还结合了一些其他的因素,给每个处于 可运行状态的进程赋予一个权值(weight),调度程序以这个权值作为选择进程的唯一依据。关于goodness()的情况在后面将会详细分析

抱歉!评论已关闭.