嵌入式Linux设备驱动并发控制的研究

摘要

在嵌入式Linux系统中,设备驱动程序是连接硬件与应用软件的重要纽带,同时也是内核的重要组成部分,在系统开发过程中起着举足轻重的作用。在支持多进程、多线程和内核抢占的嵌入式Linux(本文研究的Linux内核版本是2.6)系统中,设备驱动的并发控制是一项关键的技术。
　　分析嵌入式Linux操作系统执行路径并发访问共享设备的原理和过程,有利于开发出稳定的设备驱动程序。合理使用并发控制机制——自旋锁和信号量,能使进程和中断处理程序正确地访问系统设备,并且能避免因访问设备过程中出现的错误而造成系统停止而不能向前推进。
　　首先,本文通过分析嵌入式Linux系统的空间组成、进程调度、用户抢占、内核抢占和中断机制,分析并总结了在单处理器的Linux系统中执行路径并发访问设备的过程和时机,提出以下观点:
　　(1)在单处理器的嵌入式Linux系统中,并发访问设备的执行路径是进程和外部中断处理程序;
　　(2)引起执行路径并发执行的原因是进程的切换和外部中断,相同优先级的进程切换、不同优先级的进程切换和外部中断可能会打断正在访问设备的进程或者中断处理程序,引起设备的访问出现竞态;
　　(3)通过给设备驱动程序的临界区加上合理的自旋锁或者信号量等并发控制机制,能够确保各个执行路径正确地访问设备。
　　然后,根据嵌入式Linux设备驱动并发控制的原理提出了设备驱动并发控制的设计方法,最后通过搭建嵌入式Linux开发环境,设计对比实验,总结和分析实验结果,验证了观点的正确性。本论文的工作对分析和开发嵌入式Linux设备驱动有一定的参考价值。

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第一章 绪论

1.1 本文的研究背景

1.2 研究意义及国内外研究现状

1.3 本文研究问题的提出及研究内容

1.4 本文的结构安排

第二章 与设备驱动并发控制相关的嵌入式Linux内核介绍

2.1 嵌入式Linux系统的空间组成

2.2 嵌入式Linux系统的进程切换分析

2.3 嵌入式Linux系统的中断机制

2.4 嵌入式Linux系统中的执行路径

2.5 本章小结

第三章 嵌入式Linux设备驱动并发控制的分析与设计

3.1 设备驱动的并发控制

3.2 嵌入式Linux设备驱动的并发控制机制

3.3 嵌入式Linux设备驱动并发控制的设计方法

3.4 本章小结

第四章 设备驱动并发控制的设计与测试

4.1 嵌入式Linux字符设备驱动的主要结构和原理

4.2 设备驱动并发控制设计与测试实验

4.3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢