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嵌入式系统跨平台统一驱动框架技术研究与实现

2020-12-01阅读(982)

嵌入式系统跨平台统一驱动框架技术研究与实现

论文摘要

设备驱动程序是一种软件。设备驱动程序通常通过总线或其他通信子系统与连接的硬件设备进行通讯,并提供了相关能力允许高层的软件(操作系统或应用程序)通过驱动程序来使用硬件的能力。设备驱动程序的开发在系统设计中占据着非常重要的地位,在嵌入式系统设计中尤其如此。通常,嵌入式系统中某一种外设的驱动程序因嵌入式操作系统和硬件平台(包括嵌入式处理器及其与外设的连接方式等)的不同而需要定制。设备驱动程序开发人员除了关心外设本身的工作方式和控制方式以外还不得不关心操作系统和硬件平台的技术细节。这无疑加重了设备驱动程序开发和维护的负担,特别是在当前多种嵌入式操作系统和硬件平台并存的情况下。如果有一种在嵌入式环境下开发设备驱动程序的方式,通过这种方式开发的设备驱动程序能够跨硬件平台和操作系统移植而无需对源代码进行任何修改。这种开发方式无疑会受到独立设备制造商(IHV)的欢迎,因为这样的开发方式能缩短设备驱动的开发周期并且更快地支持多个平台。同时,这样的开发方式能让设备驱动程序开发人员将全部的注意力集中到设备本身的功能和特性上,从而有助于提高设备驱动程序的质量。同时为了支持这种跨平台的设备驱动程序开发方式,必需要有相应的中间件技术来进行支撑。本论文就在嵌入式环境下开发跨平台设备驱动程序的方式及支撑这种开发方式的中间件技术进行了探讨,并提出了自己的解决方案——嵌入式系统跨平台统一驱动框架。该驱动框架具有以下优点:1)适应于各种嵌入式操作系统,屏蔽操作系统内部细节而为设备驱动程序开发提供操作系统无关的开发接口2)适应于各种嵌入式处理器,屏蔽嵌入式处理器的差异而为设备驱动程序开发提供嵌入式处理器无关的开发接口3)对多种嵌入式外围设备的广泛适应性4)统一的缓冲管理机制,减少系统堆的碎片5)统一的电源管理机制,提升嵌入式设备的电池续航能力

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 前言
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 课题综述
  • 1.3 论文结构
  • 第二章 嵌入式操作系统与设备驱动
  • 2.1 Windows CE 与设备驱动
  • 2.1.1 Windows CE 设备驱动程序模型
  • 2.1.2 Windows CE 中断机制
  • 2.1.3 本机设备驱动程序
  • 2.1.4 流接口驱动程序
  • 2.1.5 NDIS 驱动
  • 2.1.6 USB 驱动
  • 2.2 嵌入式 Linux 与设备驱动
  • 2.2.1 概述
  • 2.2.2 Linux 支持的设备类型
  • 2.2.3 Linux 设备驱动程序特性
  • 2.2.4 Linux 设备驱动程序的组成部分
  • 第三章 嵌入式系统硬件平台与设备驱动程序
  • 3.1 嵌入式处理器
  • 3.2 嵌入式系统常用外围设备
  • 3.3 嵌入式处理器与外围设备的连接
  • 3.4 嵌入式系统设备驱动程序的工作方式
  • 3.5 嵌入式系统设备驱动程序与嵌入式处理器
  • 3.6 嵌入式系统设备驱动程序与外围设备
  • 第四章 嵌入式系统设备驱动程序开发技术发展趋势
  • 4.1 嵌入式系统设备驱动程序开发现状
  • 4.2 嵌入式系统设备驱动开放技术发展趋势
  • 4.2.1 不依赖于具体的嵌入式操作系统
  • 4.2.2 不依赖于具体的嵌入式处理器
  • 4.2.3 基本结构能适应多种外围设备
  • 4.2.4 安全的设备驱动程序
  • 4.2.5 强大而完善的电源管理机制
  • 第五章 嵌入式系统跨平台设备驱动程序支撑技术分析与设计
  • 5.1 当前嵌入式系统设备驱动程序开发存在的挑战
  • 5.2 嵌入式系统跨平台设备驱动程序支撑技术分析
  • 5.2.1 支持的设备驱动程序范围界定
  • 5.2.2 驱动程序的角色与功能界定
  • 5.2.3 设备驱动程序对嵌入式操作系统的依赖
  • 5.2.4 设备驱动程序对嵌入式处理器的依赖
  • 5.2.5 不同外围设备对设备驱动程序的要求
  • 5.2.6 结论
  • 5.3 嵌入式系统跨平台统一驱动框架概要设计
  • 5.3.1 设备驱动程序运行时环境
  • 5.3.2 设备驱动程序开发包
  • 5.3.3 嵌入式系统统一驱动框架安全模型
  • 第六章 嵌入式系统跨平台统一驱动框架的移植
  • 6.1 概述
  • 6.1.1 设备驱动程序开发包的移植
  • 6.1.2 设备驱动程序运行时环境
  • 6.2 在不同嵌入式平台下的实现
  • 6.2.1 Windows CE
  • 6.2.2 嵌入式Linux
  • 6.2.3 不同的嵌入式处理器
  • 第七章 嵌入式系统跨平台统一驱动框架的具体应用
  • 7.1 SD Memory Card&SDIO Card 系统
  • 7.1.1 概述
  • 7.1.2 SDIO Card
  • 7.1.3 SD Memory Card&SDIO Card 系统
  • 7.1.4 系统总线拓扑
  • 7.1.5 SD Memory Card&SDIO Card SD 总线通信协议
  • 7.1.6 SD Memory Card 功能描述
  • 7.1.7 SDIO Card 功能描述
  • 7.2 跨平台 SDIO Card 设备驱动程序的实现
  • 7.2.1 设备驱动程序工作流程
  • 7.2.2 SD 总线引脚复用配置
  • 7.2.3 SDIO Card 插卡检测
  • 7.2.4 SDIO Card 初始化
  • 7.2.5 无线数据接收卡控制/状态线程
  • 7.2.6 无线数据接收卡数据传输线程
  • 第八章 测试
  • 8.1 测试目的
  • 8.2 测试对象
  • 8.3 测试环境
  • 8.3.1 硬件环境
  • 8.3.2 软件环境
  • 8.4 测试方法
  • 8.5 测试内容
  • 8.5.1 功能测试
  • 8.5.2 性能测试
  • 第九章 课题总结
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间取得的研究成果

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