Linux 暴風(fēng)雨般地占領(lǐng)了嵌入式系統(tǒng)市場。根據(jù)工業(yè)分析家分析，大約1/3到1/2的新的32位和64位嵌入式系統(tǒng)設(shè)計采用了Linux。嵌入式 Linux 已經(jīng)在很多應(yīng)用領(lǐng)域顯示出優(yōu)勢，比如SOHO家庭網(wǎng)絡(luò)和成像/多功能外設(shè),并在以下幾方面具備巨大的跨越式發(fā)展前景：(NAS/SAN)存儲，家庭數(shù)字娛 樂(HDTV/PVR/DVR/STB)和手持設(shè)備/無線設(shè)備，特別是數(shù)字移動電話。

新 的嵌入式Linux應(yīng)用不會象掌握在智慧和工藝之神-羅神手中那樣，會突然從開發(fā)者的頭腦中爆發(fā)出來。大量的項目必須采用數(shù)千行的，甚至數(shù)百萬行的過去的 現(xiàn)成代碼。成百上千的嵌入式項目已經(jīng)成功地將其它平臺的現(xiàn)成代碼移植到Linux之上,比如Wind River VxWorks 和 pSOS, VRTX, Nucleus 和其它RTOS ，這些移植工作現(xiàn)在仍然有價值和現(xiàn)實意義。

到 目前為止，大多數(shù)的關(guān)于移植舊的RTOS應(yīng)用到嵌入式Linux的文獻，已經(jīng)在關(guān)注RTOS 接口（API），任務(wù)，調(diào)度模式和怎樣將他們映射到相應(yīng)的用戶空間去。 在嵌入式程序的密集I/O空間中，同樣重要的是，將RTOS的應(yīng)用硬件接口代碼向具有更加規(guī)范化模式的Linux設(shè)備啟動程序的移植。

本 文將縱覽幾種常用的內(nèi)存映射I/O方法,它們經(jīng)常出現(xiàn)于舊的嵌入式應(yīng)用中。它們涵蓋的范圍，包括從對中斷服務(wù)例程的特殊使用和用戶線程對硬件訪問，到出現(xiàn) 于有些ROTS中的半規(guī)范化驅(qū)動程序模型。它對于移植RTOS 代碼到規(guī)范化模式的Linux設(shè)備啟動程序具有啟發(fā)性，并且介紹了一些方法。特別地，本文會重點討論和比較RTOS代碼中的內(nèi)存映射，Linux基于 I/O調(diào)度隊列的移植，和重新定義RTOS I/O，以便在本地Linux 驅(qū)動程序和守護進程里應(yīng)用。

RTOS I/O 概念

“ 不規(guī)范”是能夠描述大多數(shù)在基于RTOS系統(tǒng)里的I/O的最佳詞語。大多數(shù)RTOS針對較早的無MMU的CPU而設(shè)計，忽略了內(nèi)存管理，即使當MMU問世 也是這樣，不區(qū)分物理地址和邏輯地址。大多數(shù) RTOS還全部在特權(quán)態(tài)（系統(tǒng)模式）運行，表面上看增強了性能。像這樣，全部的RTOS 應(yīng)用和系統(tǒng)代碼都能夠訪問整個機器地址空間，內(nèi)存映射設(shè)備和I/O指令。實際上，將RTOS應(yīng)用程序代碼同驅(qū)動程序代碼區(qū)分開非常困難，即使它們是有差別 的。

這個不規(guī)范的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了I/O的特殊實現(xiàn)。在很多情況下，完全缺乏對一種設(shè)備驅(qū)動程序模型的認同。根據(jù)這種工作的平等和沒有分層的特性，回顧在基于RTOS軟件中使用的一些重要概念和實踐非常有指導(dǎo)意義。

在線內(nèi)存映射訪問

當 在上個世紀八十年代中期商業(yè)化的RTOS產(chǎn)品可以買到的時候，大多數(shù)嵌入式軟件包含巨大的主循環(huán)，主循環(huán)帶有針對嚴格時間操作的注冊I/O和中斷服務(wù)例 程。開發(fā)人員將RTOS和執(zhí)行程序設(shè)計進他們的項目，主要為了加強同時性和幫助多任務(wù)同步，但是避開其它任何有“妨礙“的構(gòu)造。同樣地，即使一個RTOS 提供了I/O 調(diào)用形式方法，嵌入式程序員繼續(xù)使用直接的I/O操作:

多數(shù)受過訓(xùn)練的開發(fā)者常常將這樣的直接I/O代碼從硬件代碼獨立分離開。但是我還曾遇見大量的意大利面條式的I/O處理代碼。

當 普遍深入使用直接內(nèi)存映射I/O的時候，對Linux開始接觸的嵌入式開發(fā)人員總是面臨將所有的這類代碼移植到用戶空間，將定義寄存器地址 的#define 語句轉(zhuǎn)換成mmap()調(diào)用。 這種處理方法對于一些種類的原型很好，但是不能支持中斷處理，限制了實時響應(yīng)，特別不安全，不適合作為商業(yè)發(fā)布。

RTOS 中斷服務(wù)例程

在 Linux中, 中斷服務(wù)專屬于內(nèi)核的范圍。 在一個 RTOS中, 中斷服務(wù)例程代碼是自由形態(tài)而且與應(yīng)用程序代碼沒有區(qū)別（不外乎返回序列）。很多 RTOS提供系統(tǒng)調(diào)用或者宏，來讓代碼自己檢測它自己的切換點（比如 Wind River VxWorks的 intContext()）。中斷服務(wù)例程通常也使用標準的庫函數(shù)，伴隨著可重入性和可移植性問題。大多數(shù)RTOS支持注冊中斷服務(wù)例程代碼，中斷仲裁句 柄和中斷服務(wù)例程調(diào)度。一些非常原始的嵌入式執(zhí)行程序，僅僅支持在硬件矢量表里插入中斷服務(wù)例程的開始地址。即使你試圖直接在用戶程序空間執(zhí)行讀和寫的操 作，你不得不將你的Linux中斷服務(wù)例程放入內(nèi)核程序空間。