一种基于实时操作系统的星载驱动框架设计方法与流程

文档序号:22175197发布日期:2020-09-11 21:28阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于实时操作系统的星载驱动框架设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一,针对星载外部设备进行分类,按嵌入式操作系统内定义划分为字符设备类、块设备类和网络设备类;

步骤二,针对每种星载外部设备的驱动定义用户级的设备结构体,进行该设备的硬件抽象化,其中所述设备结构体包含该外部设备的基址、中断向量、配置参数选项,状态监控以及嵌入式操作系统中定义的字符设备结构体指针、块设备结构体指针;

步骤三,用户定义星载外部设备的操作接口,至少包括读、写、控制、打开、关闭和中断处理过程接口;

步骤四,将步骤三中用户定义的星载外部设备的操作接口注册到操作系统定义的类设备结构体指针当中,将用户级定义的设备结构体指针实例为类设备结构体指针,即用户定义的星载外部设备的操作接口作为嵌入式操作系统操作此设备时的回调函数处理;

步骤五,将驱动编写编译成单独的模块,以.ko结尾,与内核实现分离;

步骤六,在嵌入式操作系统中,分别对待设备驱动和设备;嵌入式操作系统启动时,先注册设备驱动;在应用程序启动前,再注册具体设备到系统中;

步骤七,在嵌入式操作系统之上,增加一层中间件层,统一管理设备,对外提供统一的硬件调用接口,为方便用户以统一的方式使用所有外部设备;

步骤八,驱动层为每种设备创建监视点;在中间件层,为每个外部设备创建一个周期性线程,用于监视其运行状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于实时操作系统的星载驱动框架设计方法,其特征在于,所述步骤二中根据该设备的硬件抽象化,定义用户级的设备结构体,即该结构体能够描述该完整设备,其中,所述结构体包含设备的基址、中断向量、配置参数选项,状态监视,以及该设备对应的操作系统中定义的字符设备结构体指针、块设备结构体指针,用于注册后,操作系统将抽象的外部设备用一张链表“串”起来,统一管理,增强系统的规范性和通用性。

3.根据权利要求1所述的一种基于实时操作系统的星载驱动框架设计方法,其特征在于,所述步骤三中,用户定义星载外部设备的操作接口,至少包括如下操作:打开设备、关闭设备、从设备中读数据、向设备写数据、针对外部设备的控制操作和中断处理函数过程;上述所有操作都是直接操作具体外部设备,在注册驱动时,将函数指针赋于嵌入式操作系统驱动框架中相应的函数指针,在应用层操作具体硬件时,由操作系统通过遍历设备链表,找到对应设备后,通过注册的回调函数进行设备的操作。

4.根据权利要求1所述的一种基于实时操作系统的星载驱动框架设计方法,其特征在于,所述步骤四中,定义在用户级设备结构体中的类设备结构体指针是在操作系统内部,将同类型设备挂在一个链表中,链表上的所有设备具有相同的父指针;用户层发生设备文件操作时,通过系统调用,转变为遍历该类设备链表,由父指针开始寻找,直到找到对应设备指针,通过设备注册时,绑定的驱动函数进行回调操作,完成对设备的一次操作。

5.根据权利要求1所述的一种基于实时操作系统的星载驱动框架设计方法,其特征在于,所述步骤六中启动操作系统和应用程序时分别完成驱动和设备的注册,将两个步骤分在不同阶段;操作系统启动时加载设备驱动,即包括所有可能用到的驱动,而在加载启动应用程序时,只需注册本应用会涉及的具体硬件设备。

6.根据权利要求1所述的一种基于实时操作系统的星载驱动框架设计方法,其特征在于,所述步骤七中,“增加一层中间件层”中的“中间件层”增加了嵌入式操作系统之上,利用嵌入式操作系统提供的功能服务;在该中间件层中实现设备的打开、初始化、关闭、控制、读/写操作,屏蔽应用层对不同外部设备的不同操作方法。

7.根据权利要求1所述的一种基于实时操作系统的星载驱动框架设计方法,其特征在于,所述步骤八中“创建设备监视点”具体为:在驱动实现中,利用控制接口实现对设备状态的获取和设置,为中间件层实现设备监视提供支持;在中间件层中为每个设备单独创建一个线程,周期性对该设备进行监视,获取其状态,针对设备的异常状态采取相应的处理措施,保证设备的正常工作,增强设备和驱动的可靠性,进而增强系统的可靠性。


技术总结
本发明公开了一种基于实时操作系统的星载驱动框架设计方法,其包括以下步骤:步骤一,针对星载外部设备进行分类;步骤二,针对每种设备的驱动定义用户级的设备结构体;步骤三,定义星载外部设备的操作接口;步骤四,将用户定义的接口与操作系统定义的结构体指针相关联;步骤五,将驱动编写编译成单独的模块,以.ko结尾,与内核实现分离;步骤六,嵌入式操作系统启动注册设备驱动,应用程序启动注册具体设备;步骤七,在操作系统之上,增加一层中间件层,统一管理设备,对外提供统一的硬件调用接口;步骤八,周期性监控每种外部设备。本发明能够将外部设备驱动模块与内核分离出来,实现解耦合,具有极大的可扩展性和便捷性。

技术研发人员:白亮;陈议;邱源;包佳东;施雯;刘骁;彭飞
受保护的技术使用者:上海航天计算机技术研究所
技术研发日:2020.06.05
技术公布日:2020.09.11
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