基于用户态JVM的安全驱动模型的设计与实现

设备驱动等内核扩展模块被认为是造成操作系统不稳定的主要原因,而目前对操作系统稳定性的研究也主要集中在研究如何将其与内核的主体部分分离.本文结合现有的研究成果,提出了利用用户态的Java虚拟机(JVM)将驱动程序与内核分离的架构.在这样的架构中,驱动程序运行在受限的JVM中,所有驱动程序的错误都将被捕获而不致影响到内核的其他部分.利用这样的架构,在Linux系统下实现了新的USB协议栈,并对其进行了性能测试.测试结果表明,与原内核驱动程序相比,新的驱动架构表现出更高的稳定性,而在性能方面,对于时间和数据量要求不高的设备,其性能与原驱动程序相当接近;而对于需要进行大量数据处理的设备,其性能有一定程度的下降.     

BrickOS:面向异构硬件资源的积木式内核

人机物融合的新兴领域需要新型操作系统内核以支持泛在计算,对下管控海量异构硬件,对上服务动态多变应用场景.本文提出一种积木式内核架构BrickOS,可以根据使用场景灵活选择要加入内核的系统组件,同时可以选择将系统组件运行在用户态以提供较好的安全性,或者运行在共享地址空间的内核态中以提升性能.为了保障运行在相同地址空间中的系统组件的安全性, BrickOS为底层硬件的内存保护机制提供了统一的抽象,并将其用于单地址空间的内存隔离.测试结果表明BrickOS可以根据不同场景生成定制化内核,并拥有较低的进程间通信(inter-process call, IPC)开销,整体性能良好.     

FPGA嵌入式系统的Linux设备驱动程序开发

基于FPGA嵌入式系统,在PowerPC架构的Linux2.6操作系统环境下,对通用输入输出接口(GPIO)控制器的驱动,采用平台设备机制进行中断控制管理.通过该管理机制,将GPIO设备本身的资源注册进内核,由内核统一管理.在参照Linux2.6内核源码有关平台设备驱动的基础上,编写和测试了GPIO设备的驱动程序.该驱...     

频谱仪多种内核间通信机制的方案设计

手持式频谱仪系统采用的是ARM、DSP、FPGA的三核架构。对于多核架构,保证内核间的通信尤为重要。对于内核间通信,首先是对通信接口的硬件设计与通信机制的研究,然后着重介绍ARM支持下的嵌入式Linux的接口设备驱动的开发,包括通信接口HPI、SPI的驱动。最后完成驱动测试,整个系统运行稳定。     

基于龙芯宇航级芯片的BSP开发和移植

随着北斗三号导航卫星系统开始组网运行,星上系统对星载计算机系统提出了更快的数据传输和运算速度需求。中国科学院研制的北斗卫星采用高运算性能和高数据传输性能的星上计算机系统,其核心部件全部自主可控,即以龙芯中科公司生产的龙芯1E高性能宇航级处理器芯片为主构建的硬件环境,以实时操作系统VxWorks为软件环境。为适应龙芯中科1E系列的新型升级芯片,本文通过开发BSP和串口驱动,并在设备驱动管理上配置支持VxBus型驱动架构,实现VxWorks在新型芯片上的移植和运行,同时使驱动程序的可靠性、可移植性、独立性等性能得到有效提升。     

基于免疫进化的物联网系统架构优化

随着众多的智能设备成为物联网系统的构件,其系统架构形式和规模呈现出多样化、巨大化的特点.物联网系统的性能取决于其本身的组织架构.因此,物联网系统组织架构方式的优化尤为重要.由于系统架构本质为系统节点的排列组合问题,将系统架构问题转换为系统效能值的优化问题,提出了一种基于免疫进化的求解算法.该算法采用层次编码方式,将系统组织架构转换为整数编码形式,设计了自适应层级交叉算子、小扰动变异算子,并采用个体激励度来引导算法的搜索方向,搜索出满足性能要求的物联网系统结构.实验结果表明:该算法可获得具有高效能值的系统组织架构,在成功率、相对错误率和收敛速度上的表现较优.     

基于地址空间标识符的QEMU动态跳转优化

随着硬件技术的不断演进和软件需求的持续增长,人们对以QEMU为代表的指令集架构仿真平台的执行性能提出了更高的要求.本文针对目标架构支持虚拟内存的场景,分析了QEMU现有动态跳转处理机制及其存在的问题,根据常见虚拟内存系统的特点提出了基于地址空间标识符的动态跳转优化方案,并以RISC-V为目标架构在QEMU主线6.2.0版本上实现了该方案.实验表明,相较于原生QEMU,基于地址空间标识符的动态跳转方案提升了约12%的运行性能.     

Windows CE.NET中断架构分析和高速AD驱动程序的开发

分析了Windows CE.NET嵌入式实时系统的中断架构和流式驱动架构,及其设备驱动程序的开发方法.实现了该系统下的高速AD驱动程序的开发,并进行了实际测试.     

用户态驱动框架的研究与实现

在深入研究了Linux操作系统驱动模型的基础上,设计和实现了一种全新的用户态驱动框架U2MDF（Unified User-Mode Driver Framework）。U2MDF的核心思想是将传统的设备驱动分成内核态驱动模块和用户态驱动模块两部分,内核态驱动模块包含与性能密切相关的热点代码,如中断处理函数等;用户态驱动部分包含与性能无关的冷点代码,如设备的初始化等。以RTL8139网络设备为例,实现了U2MDF的原型系统,实验结果证明,U2MDF在满足实际应用对性能要求的前提下,有效地减少了运行在内核态的驱动代码,基本上实现了驱动和内核的隔离,最终达到了提高操作系统整体可靠性的目的。     

WindowsCE平台下USB超声波采集设备驱动的设计与实现

在研究WindowsCE平台下USB系统架构以及USB设备驱动原理的基础上,针对一种采用Cypress公司EZ-USB FX2系列USB控制器的超声波采集设备,详细描述了WindowsCE平台下采用流接口方式实现该设备USB驱动具体实现过程,成功实现了超声波数据的采集以及超声波设备的控制.     

Linux下I2C设备驱动的一种适配器层直接实现方法

传统嵌入式Linux下的I2C设备驱动通常采用较为复杂的3层架构,可满足多设备并行工作的要求;但是在多设备串行的情况下,可直接在适配器层一层实现I2C设备驱动,这将有效地简化I2C设备驱动的开发.本文结合用LM75传感器采集温度的实例,介绍这种方法在嵌入式Linux下的一般实现过程.     

嵌入式Linux的设备驱动研究与开发

本文首先介绍了在嵌入式Linux环境下设备驱动程序的开发流程,详细描述了Linux设备驱动程序的体系结构和Linux设备文件的概念。然后通过一个例子描述了如何设计和编写Linux设备驱动程序,并解释了其中的核心代码。最后构建一个Glade工程调用这个设备驱动程序,完成测试工作。     

Linux下I~2C设备驱动的一种适配器层直接实现方法

传统嵌入式Linux下的I2C设备驱动通常采用较为复杂的3层架构,可满足多设备并行工作的要求;但是在多设备串行的情况下,可直接在适配器层一层实现I2C设备驱动,这将有效地简化I2C设备驱动的开发。本文结合用LM75传感器采集温度的实例,介绍这种方法在嵌入式Linux下的一般实现过程。     

一种基于微内核虚拟化的设备驱动优化模型

为解决日趋复杂的嵌入式系统的效率和可靠性问题,本文比较并分析了现有的设备驱动模型,针对嵌入式设备对虚拟化的特殊要求,参考L4微内核虚拟化技术,提出了一种新的虚拟设备驱动优化模型,不仅实现了微内核架构中多虚拟机间的驱动共享,并且在提供系统可靠性的同时,弥补了虚拟化技术带来的性能开销,提供了一个在效率、功能和可靠性三方面取得相对均衡的虚拟化环境。     

Windows CE设备驱动程序开发

Windows CE操作系统标准设计的一个重要方面,就是原始设备制造商(OEMs)和独立硬件开发商(IHVs)可以自主开发设备驱动程序来支持他们的硬件,而不需要微软公司去另外开发设备驱动程序。该文介绍了Windows CE体系结构和开发wince设备驱动程序的过程,阐述了设备驱动程序模型、设备驱动结构和中断处理。Windows CE操作系统支持4种设备驱动模型：本机设备驱动,流接口设备驱动,USB设备驱动,NDIS网络驱动。     

嵌入式Linux设备驱动程序研究

本文通过对嵌入式Linux设备管理机制的深入研究,在内核层次上详细分析了驱动程序参数的传递过程,并以此为主线,重点阐述了设备驱动程序的实现机制、工作原理、层次结构和设计方法,最后实现了基于μClinux的字符型设备的可动态加载驱动程序。实际结果表明,掌握设备驱动程序的实现机制及其与系统内核的参数传递过程,可以有效地提高嵌入式Linux设备驱动程序的开发效率,减少出错几率,从而节省了嵌入式产品的开发成本和开发周期。     

如何编写WDM设备驱动程序

WDM是微软公司推出的设备驱动程序全新开发模型。文中针对Widows2000环境下数字实时仿真系统中仿真数据的输出，以Adventech公司的PCI-1723的驱动程序设计为例介绍了WDM设备驱动程序的编写方法。文中编写的PCI-1723驱动程序应用于数字实时仿真系统的数据输出．提高了数据输出速率，实现了实时要求及所要求的接口，并得到了正确的结果。该方法同样适用于其他设备驱动程序的设计，只是编写的驱动程序细节要由所实现的具体功能决定。     

基于S3C2410的Windows CE驱动开发

文中阐述了设备驱动程序的概念和结构,介绍了Windows CE.NET环境下开发驱动程序的特点以及开发中一些常用的工具,对不同工具的开发特性进行了介绍。详细阐述了驱动的系统结构,重点研究了Windows CE.NET环境下的本机驱动和流驱动模型。并以华恒科技的基于Samsung S3C2410的HHARM9-EDU开发板的触摸屏驱动程序为例,对Win-dows CE.NET环境下开发具体驱动程序作了解释。     

基于Ubuntu的字符型设备驱动程序开发实现

随着信息社会进入物联网时代,所有设备都需要通过开发应用程序以及驱动让计算机系统识别并使用,从而促进基于操作系统的底层驱动程序的开发工作。介绍Ubuntu16.04系统内核下开发底层设备驱动程序的过程,以Ubuntu系统内核为基础构建源码树、驱动模块编译、加载和卸载。分析Ubuntu系统下字符型设备驱动程序的设计方式,最后通过Ubuntu系统验证字符型设备驱动程序成功运行。     

User-Level Device Drivers: Achieved Performance

Running device drivers as unprivileged user-level code, encapsulated into their own process, has often been proposed as a technique for increasing system robustness. However, in the past, systems based on user-level drivers have generally exhibited poor I/O performance. Consequently, user-level device drivers have never caught on to any significant degree. In this paper we demonstrate that it is possible to build systems which employ user-level device drivers, without significant performance degradation, even for high-bandwidth devices such as Gigabit Ethernet.