Xây dựng hệ thống nhúng (phần 3) pptx

Trình Điều khiển thiết bị„ Thay đổi theo từng bo mạch ‰ có thể mô hình cho phần cứng lẫn phần mềm ‰ BXL chính: chức năng đặc biệt ‰ Bộ nhớ - quản lý bộ nhớ ‰ Khởi động BUS và giao tác ‰

Nội dung

„ Trình điều khiển thiết bị

Trình Điều khiển thiết bị

Trình Điều khiển thiết bị

Trình Điều khiển thiết bị

„ Thay đổi theo từng bo mạch

‰ có thể mô hình cho phần cứng lẫn phần mềm

‰ BXL chính: chức năng đặc biệt

‰ Bộ nhớ - quản lý bộ nhớ

‰ Khởi động BUS và giao tác

‰ Khởi tạo và điều khiển I/O: mạng, đồ họa, thiết bị

Trình Điều khiển thiết bị

‰ Kiến trúc đặc biệt

„ Quản lý phần cứng được tích hợp vào BXL chính

‰ Bộ nhớ trong, quản lý bộ nhớ tích hợp (MMU), phần cứng tính số thực động

‰ Kiến trúc tổng quát

Trình Điều khiển thiết bị

‰ Kiến trúc tổng quát

„ Quản lý phần cứng tích hợp vào bo mạch

„ Các phần kiến trúc đặc biệt theo mã tùy thuộc vào BXL (CPU) do mọi xử lý đều thông qua CPU

„ Quản lý bo mạch: không phụ thuộc vào BXL cụ thể nào

Æ có thể cấu hình cho các kiến trúc khác nhau

„ Bao gồm mã khởi tạo và quản lý tới các thành phần

khác của bo mạch:

‰ BUS của bo: I2C, PCI, PCMCIA, …

‰ Bộ nhớ ngoài chip: trình điều khiển, cache mức 2, Flash, …

Trình Điều khiển thiết bị

Trình Điều khiển thiết bị

„ Dù cho bất kỳ loại phần cứng, các trình điều khiển thiết bị đều có tất cả hoặc vài tổ hợp các chức năng sau:

‰ Khởi tạo (Startup): mở hay reset lại

‰ Kết thúc (Shutdown): cấu hình phần cứng trạng thái tắt nguồn

‰ Ẩn (Disable): cho phép phần mềm ẩn thiết bị

‰ Cho phép (Enable): cho phép phần cứng hoạt động

‰ Khóa (Acquire): cho phép sử dụng đơn (locking)

‰ Giải phóng (Release): cho phép giải phóng phần cứng (unlock)

‰ Đọc (Read): đọc dữ liệu từ phần cứng

‰ Ghi (Write): ghi dữ liệu tới phần cứng

‰ Cài đặt (Install): cho phép cài đặt phần cứng

Gỡ bỏ (Uninstall): cho phép “loại bỏ” phần cứng đã cài

Trình Điều khiển thiết bị

„ 3 trạng thái mà phần cứng có thể tồn tại

‰ không hoạt động (inactive)

„ Thiếu kết nối (disconnect): cần cài đặt

„ Không có nguồn: cần khởi động

„ Ẩn (disable): cần cho phép hoạt động (enable)

‰ Bận (busy)

„ Đang bận xử lý vài kiểu dữ liệu

„ Yêu cầu vài kiểu, cơ chế “giải phóng”

‰ Kết thúc thực hiện (finished)

„ Trạng thái đã kết thúc các công việc Đang rảnh

Cho phép: khóa, đọc, ghi,…

Phần hệ thống Phần điều khiển thiết bị

Trình Điều khiển thiết bị

„ Giao tiếp trực tiếp với phần cứng và mức cao

Phần cứng

Phần mềm Ứng dụng

Giao tiếp thiết bị

Giao tiếp mức cao

Giao tiếp thiết bị Giao tiếp mức cao

Trình Điều khiển thiết bị

„ Phụ thuộc BXL chính, các kiểu khác nhau

của phần mềm có thể thực thi trong các chế

Trình điều khiển thiết bị

„ Trình Điều khiển-xử lý ngắt

„ Trình điều kiển thiết bị nhớ

„ Trình điều khiển BUS

„ Trình điều khiển IO

Trình Điều khiển: xử lý ngắt

„ Ngắt là tín hiệu được kích hoạt bởi vài sự kiện qua

đó thực thi luồng chỉ thị bởi BXL chính

Xử lý ngắt: các tác vụ

„ Các phần mềm xử lý ngắt và cơ chế xử lý ngắt cứng, bao gồm trình điều khiển có ít nhất 4 tác vụ trong các hoạt đ6ọng sau

„ Cho phép phần mềm “cấm” hoạt động xử lý ngắt Ngoại trừ các ngắt

NMI (Non-Maskable Interrupts)

‰ Cho phép ngắt

„ Cho phép hoạt động trở lại xử lý ngắt đã ẩn

‰ “Bảo dưỡng” bộ ngắt (Servicing)

„ Nội tại mã xử lý ngắt được thực thi sau khi gián đoạn luồng thực thi chính Æ tăng tính phức tạp, các khả trình lồng vào nhau

Xử lý ngắt: các tác vụ

„ Các tác vụ hiện thực ra sao phụ thuộc vào

các tiêu chuẩn sau

‰ Kiểu, số, mức ưu tiên của các ngắt sẵn sàng

„ Xác định bởi cơ chế phần cứng ngắt trong chip hoặc bo mạch

‰ Ngắt được kích hoạt ra sao

‰ Chính sách ngắt của các thành phần bên trong hệ thống mà các ngắt được kích hoạt và dịch vụ

cung cấp bởi BXL chính

„ IRQ (Interrupt Request Level)

„ Kích hoạt bởi cạnh hoặc mức

Xử lý ngắt: các dạng ngắt

Xử lý ngắt: Chuyển ngữ cảnh

„ Khi ngắt xảy ra

‰ Dừng chương trình hiện thời

‰ Chuyển sang thực thi “interrupt service routine

(ISR)” hay bộ xử lý ngắt

„ Ngắn, nhanh

„ Các dịch vụ cho trình điều khiển

‰ enabling/disabling

Xử lý ngắt: ví dụ

„ [1] p323

Trình Điều khiển: thiết bị nhớ

Thiết bị nhớ:

„ Thường lưu trữ theo khối

„ Phân trang (pages), phân đoạn (segment)

Thiết bị nhớ: ví dụ

„ [1] p334

Trình Điều khiển: BUS

„ Các thao tác

„ Ví dụ

‰ Khởi tạo I2C

BUS: các tác vụ

‰ Giao thức truy xuất thiết bị như thế nào

‰ Luật gắt kết thiết bị kèm theo truyền thông qua

BUS: cơ chế bắt tay

‰ Tín hiệu kết hợp các đường trên BUS

BUS: ví dụ

„ [1] p352

IO: ví dụ

„ [1] p354

Hệ điều hành nhúng

„ Tiến trình là gì ?

„ Quản lý đa nhiệm và tiến trình

„ Oses và các gói hỗ trợ bo mạch (BSPs)

Hệ điều hành nhúng (OSes)

Hệ điều hành nhúng (OSes)

Hệ điều hành nhúng (OSes)

„ Mối quan hệ với các hệ con

Hệ điều hành nhúng (OSes)

„ Mối quan hệ với các hệ con

Hệ điều hành nhúng (OSes)

„ Mối quan hệ với các hệ con

Hệ điều hành nhúng (OSes)

„ Mối quan hệ với các hệ con

Tiến trình là gì

„ MultiTask

Tiến trình là gì

Quản lý đa nhiệm và tiến trình

„ Hiện thực tiến trình

‰ Ví dụ

„ Lập lịch tiến trình

„ Truyền thông-đồng bộ giữa các tiến trình

„ I/O và hệ thống quản lý tập tin

Tiến trình: hiện thực

Lập lịch tiến trình

„ Ưu tiên (Priority/Preemptive)

Truyền thông-đồng bộ giữa các

‰ Không gian bộ nhớ nhân OS

Chuẩn cho OS: POSIX

„ [1] p437

Hiệu năng

„ Throughput

„ Execution time

„ Wait time

Oses và các gói hỗ trợ bo mạch

(BSPs)

Middleware và các phần mềm ứng dụng

„ MiddleWare là gì ?

Q/A