μC/OS-II下通用驱动框架的设计与实现

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3.2 设备管理核心设计数据结构的设计实现

如上文所述：通用驱动框架以"设备管理核心数据结构"为核心，它在模型中起着承上启下的作用。设备管理核心数据结构包括两个结构：UDFFramework和UDFOperations，定义如下：

typedef struct {

INT8U deviceName[UDF_MAX_NAME]; //设备名

INT8U deviceType; //1-块设备, 2-字符设备;

INT8U canShared; //0---不可共享使用, 1-可共享使用

INT16U openCount; //对于共享设备，此字段为打开次数计数;

UDFOperations op; //设备驱动模块提供的设备操作函数表；

} UDFFramework;

该结构描述了系统设备的特性，包括：设备名、设备类型、共享设备的打开计数、设备操作函数表等，通过建立UDFFramework结构的一个数组来描述系统中的所有设备，并通过设备名字段deviceName实现对设备操作函数表UDFOperations结构的寻地定位。UDFOperations结构定义如下：

typedef struct {

INT32S (*devOpen)(void *pd);

INT32S (*devRead)(INT8S *buffer, INT32U blen, INT32U lenToRead, INT8U waitType);

INT32S (*devWrite)(INT8S *buffer, INT32U lenToWrite, INT8U waitType);

INT32S (*devIoctl)(INT32U too, void *pd);

INT32S (*devClose)(void *pd);

} UDFOperations;

该结构定义了相应设备的操作函数表，具体的操作函数的实现在相应的设备驱动模块中提供，通过使用通用驱动框架的设备驱动安装函数可以将设备驱动模块安装到UDFFramework结构中。

3.3 上层访问抽象接口层设计实现

基于设备管理核心数据结构，上层访问抽象接口层为上层应用提供了5个API函数：UDFOpen、UDFRead、UDFWrite、UDFIoctrl、UDFClose。本文以UDFOpen和UDFRead为例说明这些API函数的实现逻辑。UDFOpen函数的实现逻辑如下：

INT32S UDFOpen(char *deviceName, void *pd)

{

在UDFFramework结构数组中查找名为deviceName的设备；

if (找到名为deviceName的设备) {

if (设备已被其它应用打开) {

if (设备不可共享)

返回出错信息并返回；

else

将设备的打开计数器openCount加1

}

else {

从UDFFramework结构中得到该设备的UDFOperations结构数据并调用该设备的devOpen函数初始化该设备；

将UDFFramework结构的数组下标作为句柄handle返回给上层应用程序；

}

}

else {

提示设备驱动未安装并返回；

}

}

UDFRead函数的实现逻辑如下：

INT32S UDFRead(INT32U handle, INT8S *buffer, INT32U blen, INT32U lenToRead, INT8U waitType)

{

判断参数handle句柄是否合法；

if (handle合法)

return UDFF[handle].op.devRead(buffer, blen, lenToRead, waitType);

else

返回出错信息并返回；

}

3.4 硬件设备驱动模块的设计实现

本文在该通用驱动框架下实现了UART0设备和I2C接口设备CAT1025JI-30的E2PROM设备的驱动模块。LPC2210的UART0设备满足16C550工业标准，具有16Bytes的接收FIFO和16Bytes的发送FIFO，本文采用中断方式接收数据、查询方式发送数据，按照通用驱动框架设备驱动模块的设计要求，为UART0实现了以下驱动函数：UART0Open、UART0Read、UART0Write、UART0Ioctrl、UART0Close，并通过通用驱动框架的设备驱动程序安装函数InstallDriver将UART0驱动模块安装到UDFFramework结构数组中。对CAT1025JI-30设备的驱动模块的实现是类似的。

4、结束语

本文在μC/OS-II下设计了一个通用驱动框架模型以实现对系统硬件设备的统一、一致的管理，并在以ARM7TDMI-S为核心、以LPC2210为微控制器的开发板上进行了实现，结果表明，该框架实现简单但效率和可靠性方面都有比较好的表现。同时，虽然该框架是在LPC2210开发板上实现的，但代码是用ANSI C编写的，可以较容易地移植到其它类型的目标板上。

本文作者创新点：在μC/OS-II下，提出并设计了一个简单但是高效的通用驱动框架，它一方面扩展了μC/OS-II的功能，另一方面在该通用驱动框架的管理下，可实现对系统硬件设备的统一管理，并为上层应用提供了统一、一致的调用接口，方便了上层应用对硬件设备的访问控制。

参考文献

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[4] Daniel P. Bovet, Marco Cesati, Understanding the Linux Kernel [M], O'Reilly, 2000:349-388
[5] 周庆喜,刘　强，基于嵌入式Linux系统的DVB2CI设备驱动程序开发，计算机应用[J]，2005（25）：1698-1700。
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