Linux 暴風(fēng)雨般占領(lǐng)了嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)。分析家指出，大約有1/3到1/2的32/64位新的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了Linux。嵌入式 Linux 已經(jīng)在很多應(yīng)用領(lǐng)域顯示出優(yōu)勢(shì)，比如SOHO家庭網(wǎng)絡(luò)和成像/多功能外設(shè)。在(NAS/SAN)存儲(chǔ)，家庭數(shù)字娛樂(lè)(HDTV/PVR/DVR /STB)，和手持設(shè)備/無(wú)線設(shè)備，特別是數(shù)字移動(dòng)電話更獲得大幅度發(fā)展。

嵌 入式Linux新應(yīng)用不會(huì)憑空從開(kāi)發(fā)者的頭腦中冒出來(lái)，大部分項(xiàng)目都是由成千上萬(wàn)行，甚至數(shù)百萬(wàn)行的代碼組成。成千上百的嵌入式項(xiàng)目已經(jīng)成功地將現(xiàn)有的其 它平臺(tái)的代碼移植到Linux下，比如Wind River VxWorks 和 pSOS， VRTX， Nucleus 和其它RTOS。這些移植工作有著重要的價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

到 目前為止，大多數(shù)關(guān)于移植已有的RTOS應(yīng)用到嵌入式Linux的文獻(xiàn)，關(guān)注RTOS 接口(API)、任務(wù)、調(diào)度模式以及怎樣將他們映射到相應(yīng)得用戶空間去。同樣重要的是，在I/O調(diào)用密集的嵌入式程序中如何將RTOS的硬件接口代碼移植 到更加規(guī)范的Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中去。

幾種常用的經(jīng)常出現(xiàn)于現(xiàn)有嵌入式應(yīng)用中的內(nèi)存映射I/O方法概述本 文將概述幾種常用的經(jīng)常出現(xiàn)于現(xiàn)有嵌入式應(yīng)用中的內(nèi)存映射I/O方法。它們涵蓋的范圍從對(duì)中斷服務(wù)例程的特殊使用及用戶線程對(duì)硬件訪問(wèn)到出現(xiàn)于有些 ROTS中的半規(guī)范化驅(qū)動(dòng)程序模型。這對(duì)于移植RTOS 代碼到規(guī)范化的Linux設(shè)備啟動(dòng)程序具有一定啟發(fā)作用，并且介紹了一些移植方法。特別地，本文會(huì)重點(diǎn)討論RTOS和Linux中的內(nèi)存映射，基于I/O 調(diào)度隊(duì)列的移植，將RTOS I/O重定義到Linux下的驅(qū)動(dòng)程序和守護(hù)進(jìn)程里。

RTOS I/O 概念

“ 不規(guī)范”是描述大多數(shù)RTOS系統(tǒng)I/O的最佳詞語(yǔ)。多數(shù)RTOS是針對(duì)較早的無(wú)MMU的CPU而設(shè)計(jì)，所以忽略了內(nèi)存管理部分，即使當(dāng)MMU問(wèn)世后也是 這樣：不區(qū)分物理地址和邏輯地址。大多數(shù) RTOS還全部運(yùn)行在特權(quán)模式，雖然表面上看來(lái)是增強(qiáng)了性能。全部的RTOS 應(yīng)用和系統(tǒng)代碼都能夠訪問(wèn)整個(gè)地址空間、內(nèi)存映射過(guò)的設(shè)備、以及其他I/O操作。這樣，即使存在差別，也是很難把RTOS應(yīng)用程序代碼同驅(qū)動(dòng)程序代碼區(qū)分 開(kāi)來(lái)。

不規(guī)范的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了I/O實(shí)現(xiàn)的特殊性。在很多情況下，缺乏設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序模型的認(rèn)同。根據(jù)這種無(wú)層次的特性，回顧一下基于RTOS軟件中使用的一些重要概念和習(xí)慣用法非常有指導(dǎo)意義。

內(nèi)嵌的內(nèi)存訪問(wèn)

上 個(gè)世紀(jì)八十年代中期商業(yè)化的RTOS產(chǎn)品中，多數(shù)嵌入式軟件都有一個(gè)對(duì)執(zhí)行時(shí)間有嚴(yán)格需求的，采用I/O查詢和中斷服務(wù)例程的大循環(huán)。開(kāi)發(fā)人員在項(xiàng)目采用 RTOS和執(zhí)行程序，主要為了加強(qiáng)并行性和多任務(wù)同步，繞開(kāi)其它有礙實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的程序結(jié)構(gòu)。這樣，即使RTOS提供了I/O 調(diào)用形式化方法，嵌入式程序員繼續(xù)使用直接的I/O操作：

#define DATA_REGISTER 0xF00000F5

char getchar(void) {

return (*((char *) DATA_REGISTER)); /* read from port */}

void putchar(char c) {

*((char *) DATA_REGISTER) = c; /* write to port */}

多數(shù)受過(guò)訓(xùn)練的開(kāi)發(fā)者常會(huì)將這樣的直接I/O代碼從硬件代碼中分離開(kāi)來(lái)。但是我還是經(jīng)?？吹街T如此類的I/O調(diào)用代碼。

當(dāng) 開(kāi)始使用直接內(nèi)存映射I/O的時(shí)候，新接觸Linux的嵌入式開(kāi)發(fā)人員總是想把這類代碼移到用戶空間，通過(guò)mmap()調(diào)用來(lái)替代定義寄存器地址 的#define 語(yǔ)句。這種處理方法對(duì)于一些原型是可以的，但不能支持中斷處理，限制了實(shí)時(shí)響應(yīng)，特別不安全，不適合商業(yè)化產(chǎn)品的發(fā)布。

RTOS 中斷服務(wù)例程

在 Linux里， 中斷服務(wù)屬于內(nèi)核層; 在一個(gè) RTOS里， 中斷服務(wù)例程代碼沒(méi)有特殊規(guī)定且常與應(yīng)用程序代碼沒(méi)什么區(qū)別(不外乎返回序列異同)。很多 RTOS提供系統(tǒng)調(diào)用或者宏來(lái)讓代碼自己檢測(cè)它自己的切換狀態(tài)(比如 Wind River VxWorks的 intContext())。中斷服務(wù)例程通常也使用標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)，隨之而來(lái)也有可重入性和移植性等問(wèn)題。

大多數(shù)RTOS支持注冊(cè)中斷服務(wù)例程代碼、中斷判斷和中斷服務(wù)調(diào)用。一些簡(jiǎn)單的嵌入式程序，僅僅支持在硬件矢量表里插入中斷服務(wù)例程的起始地址。

如果試圖直接在用戶程序空間執(zhí)行讀和寫(xiě)操作，你不得不將Linux中斷服務(wù)例程放入內(nèi)核程序空間。