隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式操作系統(tǒng)廣泛用于航空航天、工業(yè)控制、通訊等領(lǐng)域。其主要通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)及機(jī)電系統(tǒng)接口的管理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其它設(shè)備的控制、監(jiān)視和管理功能。本文介紹了中斷技術(shù)、緩沖技術(shù)、通道技術(shù)以及DMA 技術(shù)等四種嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)備管理。并通過(guò)虛擬儀器labview 程序設(shè)計(jì)對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行了開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。
1 嵌入式操作系統(tǒng)及其硬件設(shè)備
嵌入式操作系統(tǒng)(Embedded Operating System，簡(jiǎn)稱(chēng)：EOS)，是指在嵌入式系統(tǒng)中包含有操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運(yùn)行的重要單元。其主要包括軟件層和硬件層。典型的嵌入式系統(tǒng)如圖1 所示;
圖1
EOS 常見(jiàn)主要有Windows Embedded 操作系統(tǒng)。嵌入式Linux 操作系統(tǒng)。VxWorks 操作系統(tǒng)。手機(jī)類(lèi)的Android操作系統(tǒng)、手機(jī)類(lèi)iOS 操作系統(tǒng)、uClinux 系統(tǒng)等。EOS可以分為實(shí)時(shí)性嵌入式操作系統(tǒng)以及非實(shí)時(shí)性嵌入式操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)性主要是針對(duì)通信領(lǐng)域以及控制方面來(lái)進(jìn)行的，非實(shí)時(shí)性則主要是針對(duì)消費(fèi)類(lèi)進(jìn)行的。硬件層主要包括嵌入式處理器以及嵌入式外圍設(shè)備，嵌入式處理器主要包括微處理器、微控制器、DSP 處理器(即數(shù)字信號(hào)處理器)、嵌入式片上系統(tǒng)芯片等具有控制功能的硬件設(shè)備。
嵌入式外圍設(shè)備則是指除了嵌入式微處理器之外的硬件設(shè)備，主要包括用于存儲(chǔ)功能的存儲(chǔ)設(shè)備。用于通信連接功能的通訊設(shè)備以及顯示類(lèi)設(shè)備等。
2 嵌入式操作系統(tǒng)中設(shè)備管理
EOS 中設(shè)備管理主要是指對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)中的嵌入式處理器(包括微處理器。微控制器。DSP 處理器以及嵌入式片上系統(tǒng)芯片)以及嵌入式外圍設(shè)備進(jìn)行管理。嵌入式外圍設(shè)備具體包括：ROM 存儲(chǔ)器、RAM 存儲(chǔ)器、SRAMDRAM 存儲(chǔ)器、FLASH 存儲(chǔ)器、EPROM 存儲(chǔ)器、嵌入式計(jì)算機(jī)與機(jī)電系統(tǒng)接口(如串口、以太網(wǎng)接口、I2C接口、USB 接口以及紅外接口等)、觸摸屏幕、LCD 顯示屏幕等。嵌入式微處理器的設(shè)計(jì)是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器進(jìn)行的，主要包括Power PC、Aml86/88、ARM 等;嵌入式微控制器多用于工業(yè)方面的控制，實(shí)現(xiàn)嵌入式微控制器擴(kuò)展功能的模塊主要包括I/O 接口、D/A 與A/D 轉(zhuǎn)換接口等。嵌入式片上系統(tǒng)芯片主要包括CPU 單元(中央處理器)、外部電路、外部接口、存儲(chǔ)模塊等。
對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理的目的主要有兩方面：第一是通過(guò)對(duì)設(shè)備的管理使設(shè)備的利用率得到提高;第二是通過(guò)對(duì)設(shè)備的管理使得操作系統(tǒng)更簡(jiǎn)潔。友好，有利于操作方式簡(jiǎn)便、統(tǒng)一。首先關(guān)于設(shè)備的利用率，是通過(guò)中斷技術(shù)。緩沖技術(shù)。通道技術(shù)以及DMA技術(shù)等對(duì)系統(tǒng)各種設(shè)備統(tǒng)一管理，可以提高I/O 接口以及CPU 等運(yùn)行效率。
在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中，EOS 的設(shè)備管理即是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，本文主要從計(jì)算機(jī)控制角度介紹EOS 的設(shè)備管理。
計(jì)算機(jī)設(shè)備控制管理技術(shù)是一種主要作用于嵌入式計(jì)算機(jī)及機(jī)電系統(tǒng)接口應(yīng)用中的技術(shù)，主要包括中斷技術(shù)、緩沖技術(shù)、通道技術(shù)以及DMA 技術(shù)等。中斷技術(shù)是指在嵌入式系統(tǒng)中，通過(guò)中斷驅(qū)動(dòng)的方式對(duì)I/O 接口進(jìn)行管理控制，流程是檢測(cè)I/O 接口控制器所處狀態(tài)，或出錯(cuò)或準(zhǔn)備就緒。讀取指令，然后向RAM 寫(xiě)入指令，或傳送完成或沒(méi)有完成，沒(méi)有完成便向I/O 接口控制器發(fā)送一條指令;緩沖技術(shù)可以用來(lái)減少CPU 與I/O 接口匹配不符的矛盾，緩沖系統(tǒng)主要分為硬件緩沖以及軟件緩沖，硬件緩沖是指用作緩沖器功能的專(zhuān)用寄存器，軟件緩沖是指EOS 中劃出的用于緩沖的區(qū)域，緩沖也可分為循環(huán)緩沖。單緩沖以及雙緩沖等;通道技術(shù)是指與設(shè)備控制器一起，通過(guò)通道程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)I/O 接口的控制管理，其特點(diǎn)是指令中含有的信息量較大，對(duì)I/O 接口的指令主要分為I/O 指令和通道指令;DMA 技術(shù)即直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)模式，可以進(jìn)一步使CPU 對(duì)I/O 接口干預(yù)減少，主要包含數(shù)據(jù)預(yù)處理。傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)后處理等階段。
