嵌入式設(shè)備驅(qū)動程序獨立加載技術(shù)研究

劉彥龍

摘要：想要實現(xiàn)對嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動程序代碼的獨立加載和升級，就要在了解嵌入式軟件開發(fā)特點的基礎(chǔ)上，通過使用獨立加載等技術(shù)，完成相關(guān)的升級任務(wù)。該技術(shù)顛覆了以往對于多個嵌入式文件合成的傳統(tǒng)模式。該技術(shù)的應(yīng)用原理主要是將軟件模塊進行分離，通過硬件引擎掃描設(shè)備對硬件進行全面掃描，在通過程序加載器構(gòu)建相對應(yīng)的驅(qū)動程序鏈表以及設(shè)備鏈表，最后通過每個軟件模塊的位置信息，將其分別加載到不同的應(yīng)用程序和驅(qū)動程序之中，以此來完成加載合成任務(wù)。該技術(shù)的研究與應(yīng)用為各軟件的獨立應(yīng)用和開發(fā)提供了十分便捷的條件，也為軟件模塊的動態(tài)擴展增加了優(yōu)勢，最大限度的降低了協(xié)作嵌入式軟件時人力與物力的投入。

關(guān)鍵詞：嵌入式；獨立加載；驅(qū)動程序；獨立升級

以往在進行嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)時，一般是將多個不同的模塊進行編譯以及合成，變成一個目標(biāo)文件、操作系統(tǒng)目標(biāo)或者應(yīng)用程序目標(biāo)文件，該方法的目的就是為了將文件進行固化。這種做法的優(yōu)點是簡單便捷易操作。但是計算機系統(tǒng)的全面發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)作為整體的一個分支，也變得越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的方法在如今龐大的軟件規(guī)模之下顯得越來越力不從心。另外，現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)大多數(shù)都不是由同一個單位進行研制，而是由多個單位共同協(xié)作完成，因此當(dāng)對一個軟件模塊進行修改時，我們無法確定該處修改是否會對其他軟件模塊以及整個系統(tǒng)產(chǎn)生影響，在最后的調(diào)試與檢測階段就會投入更大的精力，嚴(yán)重影響進度。

如果將傳統(tǒng)的手段進行顛覆，將各個模塊都作為獨立的個體，分別對其進行編譯和加載，這將大大保護了各個模塊的開發(fā)安全性和可靠性。通過研究，在VxWorks5.5操作系統(tǒng)下，驅(qū)動模塊與應(yīng)用程序代碼的分離以及獨立加載可以成為現(xiàn)實。該方法的出現(xiàn)為嵌入式軟件的開發(fā)以及提高開發(fā)研制效率提供了有效的途徑。

一、模塊分離

想要真正實現(xiàn)不同的驅(qū)動模塊與程序代碼的獨立加載，前提是不同的模塊之間可以被單獨分離出來，自成一體，并且將各個模塊編譯成相對獨立的有效文件。以往使用的方法是目標(biāo)機直接將驅(qū)動程序庫，并將程序庫連接到應(yīng)用程序里，同時在主機上編譯出目標(biāo)文件，最后再在目標(biāo)機上執(zhí)行該目標(biāo)文件。該方法叫做緊耦合式目標(biāo)文件方式。

為了實現(xiàn)將各個軟件模塊分離和獨立，我們需要將以往的緊耦合式目標(biāo)文件方式變成松耦合式目標(biāo)文件方式。將緊變成松就是為了能夠保證各個驅(qū)動程序從各個不同的應(yīng)用程序中分離開，繼而各自生成不同的目標(biāo)文件。在該項任務(wù)完成后，我們需要將不同的目標(biāo)文件保存在目標(biāo)機中對應(yīng)的位置，并且對現(xiàn)有文件進行優(yōu)化和完善，為其以后的加載以及運行提供有效的選項以及運行參數(shù)。

二、獨立加載方案

在整個獨立加載方案中，最為核心以及關(guān)鍵的內(nèi)容是設(shè)備管理器。當(dāng)硬件自動掃描引擎檢測到硬件設(shè)備時，就會馬上將該設(shè)備信息通知給程序加載器。程序加載器會按照接收到的信息在整個設(shè)備信息庫中進行搜索，當(dāng)找到想匹配的配置文件后，就可以根據(jù)配置文件的位置進而獲得存放驅(qū)動程序目標(biāo)文件的具體位置，這樣就可以實現(xiàn)自動加載。整個任務(wù)的執(zhí)行過程就是硬件設(shè)備被逐個掃描的過程，當(dāng)所有設(shè)備的驅(qū)動程序都按照對應(yīng)的配置文件找到目標(biāo)文件的存儲位置并且完成獨立加載后，該項任務(wù)完成。

三、軟件實現(xiàn)

（一）硬件自動掃描

首先，將系統(tǒng)啟動，操作系統(tǒng)被賦予執(zhí)行控制權(quán)。首先，操作系統(tǒng)要在制定的目錄中搜索并完成設(shè)備管理器的加載，以便其能夠執(zhí)行接下來的任務(wù)。在一般操作中，有兩類設(shè)備可能需要設(shè)備管理器掃描加載：其一是PCI設(shè)備，其二是非PCI設(shè)備。對于PCI設(shè)備，如果設(shè)備管理器能夠根據(jù)PCI的總線號以及設(shè)備號等查找到該設(shè)備，那么就可以將其調(diào)價到設(shè)備鏈表之中；對于非PCI設(shè)備，則需要給設(shè)備管理器預(yù)設(shè)非PCI設(shè)備信息，然后才能對該設(shè)備進行查找以及添加設(shè)備鏈表的工作。

設(shè)備鏈表中的所有設(shè)備，都可以通過設(shè)備鏈表進行依次查找，并且對查找到的設(shè)備進行驅(qū)動，真正實現(xiàn)獨立加載以及驅(qū)動的目的。

（二）驅(qū)動加載

驅(qū)動描述文件和驅(qū)動目標(biāo)碼是所有驅(qū)動程序都需要的兩個文件。驅(qū)動目標(biāo)碼指的就是驅(qū)動程序中的可執(zhí)行代碼。當(dāng)系統(tǒng)獲取設(shè)備信息以后，可以開始分析程序的描述文件，并且根據(jù)根據(jù)想跟文件以及加載驅(qū)動程序碼對相應(yīng)的執(zhí)行相應(yīng)的入口函數(shù)。

驅(qū)動描述文件可以等同為一個格式化的文本文件。文件中包含許多與設(shè)備相關(guān)的重要信息，例如支持操作系統(tǒng)、文件格式、驅(qū)動版本號等等的信息。不同的設(shè)備命名格式也不一樣。例如PCI設(shè)備的安裝文件的命名方式就比非PCI設(shè)備的要繁瑣一些，在具體的操作中要注意檢查和區(qū)分。

四、結(jié)束語

對于嵌入式軟件模塊獨立加載的整個課題來說，驅(qū)動程序與應(yīng)用程序代碼的分離以及獨立加載只是該課題中的一個特例，但該方法也能用在多個應(yīng)用程序模塊的分離以及獨立加載，有舉一反三的效果。該技術(shù)的實現(xiàn)，大大改進了傳統(tǒng)加載模式的弊端，將硬件的升級以及部分的改進都變成一件簡單的事情，大大緩解了相關(guān)從業(yè)人員的從業(yè)壓力，并且更是為軟件模塊的獨立升級提供了便捷的方法。對于軟件模塊的開發(fā)與研制更是起到了不可小覷的積極推動作用。

目前為止，嵌入式設(shè)備驅(qū)動程序獨立加載技術(shù)在許多產(chǎn)品中都由廣泛的應(yīng)用，這也大大驗證了該方法的有效性和實用性，相信該方法在未來將完全取代傳統(tǒng)方法，成為一次新的顛覆。

參考文獻：

[1]Wind River 公司W(wǎng)orkbench Online Help（SystemWorkbench 3.2 在線幫助）[M].Wind River 公司，2010.

[2]張楊，于銀濤.Vxworks 內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動與BSP 開發(fā)詳解[M].第2 版.北京：人民郵電出版社，2011.

[3]VxWorks 啟動解析B/OL].[2009-09-21].http：//blog.csdn.net/bianhonglei/archive/2009/09/21/4576534.aspx.

[4]VxWorks 動態(tài)加載.out 文件[EB/OL].[2010-04-09].http：//blog.sina.com.cn/s/blog_4e6f376d0100huhr.html

[5]孔祥營，張寶山，俞烈彬. VxWorks 驅(qū)動及分布式編程[M].北京： 中國電力出版社，2007.

[6]VxWorks 系統(tǒng)中映像及其加載過程[EB/OL].[2006-07-26] .http：//denven.blog.hexun.com/4813569_d.html.

[7]用函數(shù)jump 表解決模塊加載順序問題[EB/OL]. [2007-01-03].http：//blogold.chinaunix.net/u/20871/showart_223263.html.