基于嵌入式操作系统的软件开发是国内外研究的热点，vxworks嵌入式操作系统又是目前最流行的嵌入式操作系统之一。本文的目的在于通过分析vxworks操作系统下串行通信设备驱动程序的运行机制，提出在此操作系统下开发串行设备驱动程序开发的基本思路。
1. 概 述
我们在基于vxworks嵌入式操作系统开发产品时，经常会根据自行设计的硬件电路开发专用的驱动程序。Vxworks下的驱动程序根据设备的不同特性,，大体可分为：char driver、serial driver、bLOCk driver、end driver、scsi driver等类型，其中以char driver最简单，最基础，以serial driver最常用。掌握驱动程序的基本工作流程，无论对我们开发上层的应用还是自己编写相应的驱动程序，都很有帮助。本文主要以i8250串口驱动程序为例，介绍一下串行驱动程序编写的基本思路。
驱动程序，简而言之就是对具体的硬件设备进行管理和服务的程序。为了提高代码的可移植性，vxworks将所有的输入/输出设备都看成是一个文件，我们对设备的输入/输出操作，都可以看作是对指定文件的读写操作。例如，我们用c 标准库函数open()打开一个文件，可以是打开一个传统意义上的文本文件，也可以是指定一个输入/输出设备，如指定对某一个串口的输入/输出操作。在vxworks操作系统中，驱动程序的主要作用是完成对相关设备的读、写、打开、建立、关闭及控制等功能中的一项或几项，具体情况视具体的设备及设计要求而定。
概括的说，驱动程序主要完成以下几项工作：
(1)相关设备的初始化。
(2)底层输入/输出函数与上层标准输入/输出函数的挂接。
(3)相关设备与对应驱动程序的挂接。
我们就按照这个思路，以I8250串口为例，分析一下串行设备驱动程序的编写及加载流程。首先，给出串行设备驱动的结构框图：
需要说明的是，ttyDrv是一个虚拟的设备驱动，与tylib一起，用于处理I/O系统与底层实际设备之间的通信。主要完成以下工作：
(1)处理I/O系统的各种需求，如在driver talbe 中添加相应的驱动条目、创建设备标识符(devise descriptor)。
(2)实现与上层标准I/O函数及实际驱动程序的无缝连接。其中，ttyDrv完成open和ioctl两项功能(ttyopen()和ttyioctl())。Tylib完成read和write两项功能(tyRead()和tyWrite())。
(3)管理输入/输出数据缓冲区。
下面，我们结合图(一)给出的框图，以i8250为例，开始分析串行设备驱动的设计流程。用户在编写自己的驱动程序时，可以不按照系统函数命名的方法命名，也可以不按照系统给定的方法进行函数功能的划分，但其初始化及实现流程却不能改变。
2. 驱动程序设计流程分析
⑴ i8250相关硬件设备的初始化。
编写驱动程序的第一步是完成相关硬件的初始化。与I8250相关的硬件初始化函数主要有以下三个：sysSerialHwInit()、i8250HrdInit()、i8250InitChannel()，其调用顺序是：sysSerialHwInit()ài8250HrdInit()ài8250InitChannel()，这条工作链的主要作用是，完成对I8250_CHAN数据结构的初始化。
下面对分别这几个函数的功能介绍一下：
l
sysSerialHwInit()
本函数完成的主要任务是初始化设备的中断向量、串口的通信模式及相关存贮器，在函数的最后调用i8250HrdInit()对I8250_CHAN结构进一步初始化。
void sysSerialHwInit (void)
{
int i;
for (i=0;i
{
i8250Chan[i].int_vec = devParas[i].vector; /*初始化中断向量*/
i8250Chan[i].channelMode = 0; /*初始化SIO_MODE 可以是INT或POLL*/
i8250Chan[i].lcr = UART_REG(UART_LCR,i); /*初始化line control register*/
………………………
i8250Chan[i].outByte = sysOutByte; /*挂接输出函数，此函数向指定的I/O地址写入1bye*/
i8250Chan[i].inByte = sysInByte; /*挂接输出函数，此函数从指定的I/O地址读出1byte*/
i8250HrdInit(&i8250Chan[i]);/*调用i8250HrdInit()进一步完成初始化*/
}
}
l i8250HrdInit()
本函数完成的主要工作是挂接相应的入口函数，具体说明如下：
void i8250HrdInit
(
I8250_CHAN * pChan /* 指向相应设备的指针*/
)
{
if (i8250SioDrvFuncs.ioctl == NULL)
{
i8250SioDrvFuncs.ioctl = (int (*)())i8250Ioctl;/*挂接用于处理控制I8250相关输入
输出命令的函数*/
i8250SioDrvFuncs.txStartup = (int (*)())i8250Startup;/*如果设备工作于中断模式下，
启用此函数用于打开中断，使设备开始工作*/
i8250SioDrvFuncs.callbackInstall = i8250CallbackInstall;/*安装上层提供的回调函数，
本例中是安装的tyIRd()、tyITx()*/
i8250SioDrvFuncs.pollInput = (int (*)())i8250PRxChar;/*挂接输入轮询函数*/
i8250SioDrvFuncs.pollOutput = (int (*)(SIO_CHAN *,char))i8250PTxChar;/*挂接输出轮询函数*/
}
pChan->pDrvFuncs = &i8250SioDrvFuncs;/*初始化CHAN结构，挂接接口函数列表*/
i8250InitChannel(pChan); /* reset the channel */
}
由上面挂接的函数可以看出，i8250驱动主要实现了三个功能：read、write、ioctl，而并没有实现所有和七项功能。同时，值的注意的是，对同一种设备的驱动只需挂接一次。
同时ttyDrv通过SIO_DRV_FUNCS使用xxDrv(i8250Drv)提供的服务，而xxDrv通过回调函数(本例中是由i8250CallbackInstall()安装的tyIRd()、tyITx())完成ttyDrv提出的请求。原理如下图示：
i8250InitChannel()
本函数的主要作用是初始化特定的CHAN所描述的信道。具体分析如下。
statIC void i8250InitChannel
(
I8250_CHAN * pChan /* pointer to device */
)
{
int oldLevel;
ldLevel = intLock (); /*关中断进入临界区*
(void) i8250BaudSet(pChan, I8250_DEFAULT_BAUD);/*设置信道的波特率*/
…………………………………
intUnlock (oldLevel); /*开中断响应，出临界区*/
}
⑵ 挂接中断服务程序
对i8250的硬件初始化完成后，接着挂接相关的中断服务程序。主要有sysSerialHwinit2()函数完成。需要注意的是，挂接中断应放在系统初始化的最后，主要是因为中断挂接函数iNTCONnect()需要调用malloc()函数，如果在系统的内存分配还未初始化前调用，则会出错。下面请看源代码：
void sysSerialHwInit2 (void)
{
int i;
for (i=0;i
if (i8250Chan[i].int_vec)
{
(void) intConnect (INUM_TO_IVEC (i8250Chan[i].int_vec), i8250Int, (int)&i8250Chan[i] );
sysIntEnablePIC (devParas[i].intLevel);
}
}
其中，宏INUM_TO_IVEC的作用是把中断号转为中断向量。i8250Int是指向输入/输出中断处理函数的指针。描述相应硬件的结构i8250Chan为函数i8250int()的入口参数。
至此，设备硬件的初始化、相关的低层函数的挂接、中断初始化基本完成。开始进行下一步，将设备的驱动函数安装在Driver Table 中。
⑶ 与上层标准输入/输出函数的挂接
在此处I/O系统通过调用ttyDrv()(在没有定义INCLUDE_TYCODRV_5_2的情况下)将相应驱动函数添加到Driver Table中，从而完成与上层标准输入/输出函数的挂接。
