學(xué)習(xí)Unix系統(tǒng)中設(shè)備驅(qū)動程序的方法
在Unix系統(tǒng)里,對用戶程序而言,設(shè)備驅(qū)動程序隱藏了設(shè)備的具體細(xì)節(jié),對各種不同設(shè)備提供了一致的接口,一般來說是把設(shè)備映射為一個特殊的設(shè)備文件,用戶程序可以象對其它文件一樣對此設(shè)備文件進(jìn)行操作。
Unix系統(tǒng)對硬件設(shè)備支持兩個標(biāo)準(zhǔn)接口:塊特別設(shè)備文件和字符特別設(shè)備文件,通過塊(字符)特別設(shè)備文件存取的設(shè)備稱為塊(字符)設(shè)備或具有塊(字符)設(shè)備接口。塊設(shè)備接口僅支持面向塊的I/O操作,所有I/O操作都通過在內(nèi)核地址空間中的I/O緩沖區(qū)進(jìn)行,它可以支持幾乎任意長度和任意位置上的I/O請求,即提供隨機存取的功能。
字符設(shè)備接口支持面向字符的I/O操作,它不經(jīng)過Unix系統(tǒng)的快速緩存,所以它們負(fù)責(zé)管理自己的緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)。字符設(shè)備接口只支持順序存取的功能,一般不能進(jìn)行任意長度的I/O請求,而是限制I/O請求的長度必須是設(shè)備要求的基本塊長的倍數(shù)。
顯然,本程序所驅(qū)動的串行卡只能提供順序存取的功能,屬于是字符設(shè)備,因此后面的討論在兩種設(shè)備有所區(qū)別時都只涉及字符型設(shè)備接口。設(shè)備由一個主設(shè)備號和一個次設(shè)備號標(biāo)識。主設(shè)備號***標(biāo)識了設(shè)備類型,即設(shè)備驅(qū)動程序類型,它是塊設(shè)備表或字符設(shè)備表中設(shè)備表項的索引。次設(shè)備號僅由設(shè)備驅(qū)動程序解釋,一般用于識別在若干可能的硬件設(shè)備中,I/O請求所涉及到的那個設(shè)備。
設(shè)備驅(qū)動程序可以分為三個主要組成部分:
(1) 自動配置和初始化子程序,負(fù)責(zé)檢測所要驅(qū)動的硬件設(shè)備是否存在和是否能正常工作。如果該設(shè)備正常,則對這個設(shè)備及其相關(guān)的、設(shè)備驅(qū)動程序需要的軟件狀態(tài)進(jìn)行初始化。這部分驅(qū)動程序僅在初始化的時候被調(diào)用一次。
(2) 服務(wù)于I/O請求的子程序,又稱為驅(qū)動程序的上半部分。調(diào)用這部分是由于Unix系統(tǒng)調(diào)用的結(jié)果。這部分程序在執(zhí)行的時候,系統(tǒng)仍認(rèn)為是和進(jìn)行調(diào)用的進(jìn)程屬于同一個進(jìn)程,只是由用戶態(tài)變成了核心態(tài),具有進(jìn)行此Unix系統(tǒng)調(diào)用的用戶程序的運行環(huán)境,因此可以在其中調(diào)用sleep()等與進(jìn)程運行環(huán)境有關(guān)的函數(shù)。
(3) 中斷服務(wù)子程序,又稱為驅(qū)動程序的下半部分。在Unix系統(tǒng)中,并不是直接從中斷向量表中調(diào)用設(shè)備驅(qū)動程序的中斷服務(wù)子程序,而是由Unix系統(tǒng)來接收硬件中斷,再由Unix系統(tǒng)調(diào)用中斷服務(wù)子程序。
中斷可以產(chǎn)生在任何一個進(jìn)程運行的時候,因此在中斷服務(wù)程序被調(diào)用的時候,不能依賴于任何進(jìn)程的狀態(tài),也就不能調(diào)用任何與進(jìn)程運行環(huán)境有關(guān)的函數(shù)。因為設(shè)備驅(qū)動程序一般支持同一類型的若干設(shè)備,所以一般在Unix系統(tǒng)調(diào)用中斷服務(wù)子程序的時候,都帶有一個或多個參數(shù),以***標(biāo)識請求服務(wù)的設(shè)備。
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