專利名稱：基于用戶模式多任務(wù)下控制硬件設(shè)備的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
Unix系統(tǒng)如Linux下的程序都可以工作在兩種模式下用戶模式(User Mode)以及內(nèi)核模式(KerneI Mode)。用戶模式一個在用戶模式下運行的程序，只能受限制地訪問部分系統(tǒng)資源，不能直接訪問內(nèi)核(Kernel)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),不能直接與內(nèi)核程序交互。
內(nèi)核模式一個在內(nèi)核模式下運行的程序，可以執(zhí)行任何CPU指令，訪問4G以32位中央處理器CPU (Central Processing Unit)為例存儲空間的任意位置,也可以直接訪問內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或程序。驅(qū)動器是指通過某個文件系統(tǒng)格式化并帶有一個驅(qū)動器號的存儲區(qū)域。驅(qū)動器在整個控制環(huán)節(jié)中，正好處于主控制箱(Main Controller)以及馬達(Motor)的中間環(huán)節(jié),它的主要功能是接收來自主控制箱的信號，然后將信號進行處理再轉(zhuǎn)移至馬達以及和馬達有關(guān)的感應(yīng)器，并且將馬達的工作情況反饋至主控制箱。為了實現(xiàn)多任務(wù)下的硬件設(shè)備及數(shù)據(jù)共享，主流的Linux驅(qū)動器(Driver)都是エ作在內(nèi)核模式下的，但這樣會導(dǎo)致產(chǎn)生至少以下幾個缺陷第一，由于驅(qū)動器做在了 Linux內(nèi)核里面，難以回避通用公共許可證(GPLlicense)傳染,并且必須公開自己的源代碼(Source Code),這在某些商用領(lǐng)域是很難接受的。第二，應(yīng)用程序需要頻繁地出入內(nèi)核模式，對ー些功能復(fù)雜的硬件設(shè)備，例如圖形處理顯示器頻繁地出入內(nèi)核，將帶來巨大的系統(tǒng)開銷，直接導(dǎo)致整個系統(tǒng)性能的下降。第三，在內(nèi)核模式下的驅(qū)動器，一旦某個程序訪問擁堵通常會造成整個系統(tǒng)運行的擁堵，即便這個程序訪問擁堵只是由某一個進程(Process)的錯誤造成的。而在用戶模式下驅(qū)動器某個程序訪問擁堵通常只會導(dǎo)致使用它的那ー個進程擁堵，不會影響到系統(tǒng)及其它進程。第四，硬件設(shè)備調(diào)試很不方便，特別是對ー些需要經(jīng)常訪問硬件設(shè)備寄存器(Register)的情況,更是如此?，F(xiàn)行已有的某些基于用戶模式的驅(qū)動器，也只能應(yīng)用在一些相對簡單的硬件設(shè)備上，無法做到在多任務(wù)環(huán)境下，應(yīng)用程序隨機、安全地對硬件設(shè)備進行訪問。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的方法及其裝置，能夠大幅提升訪問復(fù)雜硬件設(shè)備時驅(qū)動器的性能，又能很好地實現(xiàn)在多任務(wù)環(huán)境下對硬件設(shè)備的隨機安全訪問。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是提供一種基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的方法，包括在用戶模式下接收需要訪問硬件設(shè)備的進程訪問該硬件設(shè)備的請求，該請求中含有所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的標識(ID);判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖；若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，則判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID是否相同；若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID不相同，則在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程和最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程之間進行上下文切換，使得所述需要訪問硬件設(shè)備的進程使用該硬件設(shè)備。其中，還包括從已保存的所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的進程鏡像文件讀出寄 存器和I/o狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之一，并將其寫入該硬件設(shè)備，該硬件設(shè)備恢復(fù)為所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的配置。其中，所述進程鏡像文件是指用戶模式下驅(qū)動器的進程鏡像中的文件，該文件用于保存該硬件設(shè)備寄存器和I/o狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之一且為每個進程所獨享的數(shù)據(jù)。其中，還包括若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的線程的ID與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID是否相同；若與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID相同，則將互斥鎖計數(shù)器的值加1，并且所述需要訪問硬件設(shè)備的線程繼續(xù)使用該硬件設(shè)備；若與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID不相同，則所述需要訪問硬件設(shè)備的線程等待，直到獲得該互斥鎖。其中，還包括若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID相同，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程繼續(xù)使用該硬件設(shè)備。其中，還包括判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否大于等于I;若該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于1，則表示所述需要訪問硬件設(shè)備的進程已獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，若該互斥鎖計數(shù)器的值小于1，則表示所述需要訪問硬件設(shè)備的進程沒有獲取訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖。其中，還包括所述需要訪問硬件設(shè)備的進程使用結(jié)束該硬件設(shè)備后，判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否小于I;若該互斥鎖計數(shù)器的值小于1，則釋放該互斥鎖，并退出使用該硬件設(shè)備的狀態(tài)，若該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于1，則將互斥鎖計數(shù)器的值減I。其中，所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是通過ー個或者多個應(yīng)用程序編程接ロ API來使用該硬件設(shè)備的。其中，還包括判斷該請求是否屬于資源獨占模式請求，若為資源獨占模式請求，則所述資源獨占模式下的起始應(yīng)用程序編程接ロ API獲取訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，并且所述需要訪問硬件設(shè)備的進程連續(xù)使用該硬件設(shè)備直到所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)；在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)之后，釋放該互斥鎖，并退出使用該硬件設(shè)備的狀態(tài)。其中，還包括注冊所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的程序終止處理函數(shù)，該程序終止處理函數(shù)用于回收所述需要訪問硬件設(shè)備的進程所有的數(shù)據(jù)信息并還原該硬件設(shè)備狀態(tài)。
其中，還包括判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否正使用該硬件設(shè)備；若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程正使用該硬件設(shè)備，則釋放該硬件設(shè)備；若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程沒有使用該硬件設(shè)備，則判斷該進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否大于等于I ;若該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于1，則釋放該互斥鎖，將該互斥鎖計數(shù)器的值設(shè)為0，退出所述需要訪問硬件設(shè)備的進程。其中，還包括對所述需要訪問硬件設(shè)備的進程進行驅(qū)動器初始化。其中，還包括判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程；若是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程創(chuàng)建一個基于線程互斥訪問的互斥鎖以及共享鏡像文件，若不是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取已經(jīng)創(chuàng)建好的互斥鎖以及共享鏡像文件。
其中，所述共享鏡像文件是指用戶模式下驅(qū)動器的共享鏡像中的文件，該文件用于保存該硬件設(shè)備寄存器和I/o狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之ー且為所有進程所共享的數(shù)據(jù)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另ー個技術(shù)方案是提供一種基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的裝置，包括接收模塊，用于在用戶模式下接收需要訪問硬件設(shè)備的進程訪問該硬件設(shè)備的請求，該請求中含有所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID ；第一判斷模塊，用于判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖；第二判斷模塊，用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖吋，則判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID是否相同；切換與使用模塊，用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID不相同時，則在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程和最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程之間進行上下文切換，所述需要訪問硬件設(shè)備的進程使用該硬件設(shè)備。其中，所述切換與使用模塊具體用于從已保存的所述需要訪問硬件設(shè)備的進程鏡像文件讀出寄存器和I/O狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之一，并將其寫入該硬件設(shè)備，該硬件設(shè)備恢復(fù)為所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的配置。其中，所述進程鏡像文件是指用戶模式下驅(qū)動器的進程鏡像中的文件，該文件用于保存該硬件設(shè)備寄存器和I/o狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之一且為每個進程所獨享的數(shù)據(jù)。其中，所述裝置還包括第三判斷模塊，用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖時，判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的線程的ID與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID是否相同；第一執(zhí)行模塊，用于在與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID相同吋，則將互斥鎖計數(shù)器的值加1，并且所述需要訪問硬件設(shè)備的線程繼續(xù)使用該硬件設(shè)備；在與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID不相同時，則所述需要訪問硬件設(shè)備的線程等待，直到獲得該互斥鎖。其中，所述裝置還包括第二執(zhí)行模塊，所述第二執(zhí)行模塊具體用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID相同時，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程繼續(xù)使用該硬件設(shè)備。其中，所述第一判斷模塊包括第一判斷単元，用于判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否大于等于I ;互斥鎖單元，用于在該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于I吋，則表示所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，在該互斥鎖計數(shù)器的值小于1，則表示所述需要訪問硬件設(shè)備的進程沒有獲取訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖。其中，所述裝置還包括第四判斷模塊，用于所述需要訪問硬件設(shè)備的進程使用結(jié)束該硬件設(shè)備后，判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否小于I ;第三執(zhí)行模塊，用于在該互斥鎖計數(shù)器的值小于I吋，則釋放該互斥鎖，并退出使用該硬件設(shè)備的狀態(tài)，在該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于I吋，則將互斥鎖計數(shù)器的值減I。其中，所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是通過ー個或者多個應(yīng)用程序編程接ロ API來使用該硬件設(shè)備的。其中，所述裝置還包括資源獨占模塊，所述資源獨占模塊包括硬件設(shè)備獨占單元，用于判斷該請求是否屬于資源獨占模式請求，在判斷為資源獨占模式請求時，則所述資源獨占模式下的起始應(yīng)用程序編程接ロ API獲取訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，并且所述需要 訪問硬件設(shè)備的進程連續(xù)使用該硬件設(shè)備直到所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)；硬件設(shè)備退出単元，用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)之后，釋放該互斥鎖，并退出使用該硬件設(shè)備的狀態(tài)。其中，所述裝置還包括程序終止處理函數(shù)模塊，所述程序終止處理函數(shù)模塊具體用于回收所述需要訪問硬件設(shè)備的進程所有的數(shù)據(jù)信息并還原該硬件設(shè)備狀態(tài)，包括硬件設(shè)備釋放単元，用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程正使用該硬件設(shè)備時，則釋放該硬件設(shè)備；第三判斷単元，用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程沒有使用該硬件設(shè)備時，則判斷該進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否大于等于I ;互斥鎖釋放単元，用于在該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于I吋，則釋放該互斥鎖，將該互斥鎖計數(shù)器的值設(shè)為0，退出所述需要訪問硬件設(shè)備的進程。其中，所述裝置還包括驅(qū)動器初始化模塊，所述驅(qū)動器初始化模塊包括第四判斷単元，用于判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程；驅(qū)動器初始化單元，用于在是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程時，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程創(chuàng)建一個基于線程互斥訪問的互斥鎖以及共享鏡像文件，在不是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程時，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取已經(jīng)創(chuàng)建好的互斥鎖以及共享鏡像文件。其中，所述共享鏡像文件是指用戶模式下驅(qū)動器的共享鏡像中的文件，該文件用于保存該硬件設(shè)備寄存器和I/o狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之ー且為所有進程所共享的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明采用獲取互斥鎖以及上下文切換的方式來實現(xiàn)在用戶模式下對硬件設(shè)備的隨機訪問，即在當前需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取互斥鎖后，通過判斷進程的ID是否相同，確定是否在當前需要訪問硬件設(shè)備的進程和最近一次訪問硬件設(shè)備的進程之間進行上下文切換，以便于在多任務(wù)時訪問硬件設(shè)備。通過這種方式，在訪問復(fù)雜硬件設(shè)備時，能夠大幅提升用戶模式下驅(qū)動器的性能，又能很好地實現(xiàn)在多任務(wù)環(huán)境下對硬件設(shè)備的隨機安全訪問。


圖I是本發(fā)明基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的方法一實施例的流程圖；圖2是本發(fā)明基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的方法中上下文切換的流程圖；圖3是本發(fā)明基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的方法中多任務(wù)實現(xiàn)進入退出驅(qū)動器API的流程圖；圖4是本發(fā)明基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的方法中終止處理函數(shù)處理的流程圖；圖5是本發(fā)明基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的方法中在多任務(wù)環(huán)境下典型的流程圖；圖6是本發(fā)明基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的方法中在多任務(wù)環(huán)境下使用資源獨占模式后的流程圖； 圖7是本發(fā)明基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的裝置的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。圖I是本發(fā)明基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的方法第一實施例的流程圖，如圖I所示，包括步驟SlOl :在用戶模式下接收需要訪問硬件設(shè)備的進程訪問該硬件設(shè)備的請求，該請求中含有所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID ；Linux等Unix系統(tǒng)下的中央處理器以兩種模式運行用戶模式以及內(nèi)核模式。在用戶模式下，用戶只能受限制地訪問部分系統(tǒng)資源，不能直接訪問內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不能直接與內(nèi)核程序交互。在內(nèi)核模式下，一個程序可以執(zhí)行任何CPU指令，訪問4G (以32位CPU為例)存儲空間的任意位置，也可以直接訪問內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或程序。在用戶模式下接收需要訪問硬件設(shè)備的進程訪問該硬件設(shè)備的請求，比如圖像處理的請求等。一個程序至少有ー個進程，一個進程至少有ー個線程。任何ー個進程，首先有ー個主線程(即它自身)，然后可能有O個或多個子線程。需要訪問硬件設(shè)備的進程包括單ー進程以及多進程，而單ー進程包括多個線程，多進程包括多個線程。每個進程在初始化的時候，系統(tǒng)都會分配ー個ID號，用于標識該進程。進程是具有一定獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的ー個獨立単位；線程是進程的ー個實體，是CPU調(diào)度和分派的基本単位，它是比進程更小的能獨立運行的基本単位，線程自己基本上不擁有系統(tǒng)資源，只擁有一點在運行中必不可少的資源(如程序計數(shù)器，一組寄存器和棧)，但是它可與同屬ー個進程的其他的線程共享進程所擁有的全部資源。在步驟SlOl的過程中還包括對該需要訪問硬件設(shè)備的進程進行驅(qū)動器初始化，該進程進行驅(qū)動器初始化以后，驅(qū)動器即可有一個基于線程互斥訪問的互斥鎖以及共享鏡像文件。初始化的步驟是(I)判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程;需要訪問硬件設(shè)備的進程是否是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程關(guān)系到需要訪問硬件設(shè)備的進程進行驅(qū)動器初始化的具體操作是不一樣的。
(2)若是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程創(chuàng)建一個基于線程互斥訪問的互斥鎖以及共享鏡像文件，若不是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取已經(jīng)創(chuàng)建好的互斥鎖以及共享鏡像文件。第一個請求訪問硬件設(shè)備的進程進行驅(qū)動器初始化時，需要創(chuàng)建ー個基于線程互斥訪問的互斥鎖以及共享鏡像文件，創(chuàng)建好基于線程互斥訪問的互斥鎖以及共享鏡像文件后，后面請求訪問硬件設(shè)備的進程只需要獲取該互斥鎖以及共享鏡像文件即可。共享鏡像文件是指用戶模式下驅(qū)動器的共享鏡像中的文件，該文件用于保存該硬件設(shè)備寄存器和I/O狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之ー且為所有進程所共享的數(shù)據(jù)。步驟S102 :判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖(Mutex)；
需要訪問硬件設(shè)備的進程首先需要獲得訪問硬件設(shè)備的互斥鎖，有了訪問硬件設(shè)備的互斥鎖后，才有權(quán)限訪問硬件設(shè)備。 互斥是用來控制多任務(wù)對共享數(shù)據(jù)進行串行訪問的同步機制。在多任務(wù)應(yīng)用中，當兩個或多個任務(wù)同時訪問共享數(shù)據(jù)時，可能會造成數(shù)據(jù)破壞，而互斥可以使得多個任務(wù)可以串行地訪問數(shù)據(jù)，從而達到保護數(shù)據(jù)的目的。其中，判斷需要訪問硬件設(shè)備的進程是否獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖的步驟包括(I)判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的互斥鎖計數(shù)器(MutexCount)的值是否大于等于I ;(2)若該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于1，則表示所述需要訪問硬件設(shè)備的進程已獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，若該互斥鎖計數(shù)器的值小于1，則表示所述需要訪問硬件設(shè)備的進程沒有獲取訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖。在上述步驟中，通過判斷互斥鎖計數(shù)器的值是否大于等于I，來判斷需要訪問硬件設(shè)備的進程是否獲取了訪問硬件設(shè)備的互斥鎖。其中，在步驟S102的判斷過程中還包括如下的判斷過程，具體是(I)若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的線程的ID與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID是否相同；(2)若與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID相同，則將互斥鎖計數(shù)器的值加1，并且所述需要訪問硬件設(shè)備的線程繼續(xù)使用該硬件設(shè)備；若與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID不相同，則所述需要訪問硬件設(shè)備的線程等待，直到獲得該互斥鎖。步驟S103 :若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，則判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID是否相同；若需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問硬件設(shè)備的進程的ID相同，說明需要訪問硬件設(shè)備的進程與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程是同一個進程，則需要訪問硬件設(shè)備的進程繼續(xù)使用該硬件設(shè)備。若需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID不相同，說明需要訪問硬件設(shè)備的進程與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程不是同一個進程。步驟S104 :若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID不相同，則在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程和最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程之間進行上下文切換，使得所述需要訪問硬件設(shè)備的進程使用該硬件設(shè)備。上下文切換是多任務(wù)調(diào)度的核心內(nèi)容，也是在ー個CPU上并行運行多個程序的基礎(chǔ)。上下文切換是指在多任務(wù)系統(tǒng)中，CPU的控制權(quán)由當前運行任務(wù)轉(zhuǎn)移到另外ー個就緒任務(wù)時所發(fā)生的事件，當前運行任務(wù)轉(zhuǎn)為就緒(或者掛起、刪除)狀態(tài)，另ー個被選定的就緒任務(wù)成為當前任務(wù)。上下文切換包括保存當前任務(wù)的運行環(huán)境，恢復(fù)將要運行任務(wù)的運行環(huán)境。此處的任務(wù)即為應(yīng)用程序，一個程序至少有ー個進程。需要訪問硬件設(shè)備的進程與最近一次訪問硬件設(shè)備的進程是同一個進程時，最近一次訪問硬件設(shè)備的進程的硬件設(shè)備的狀態(tài)就是需要訪問硬件設(shè)備的進程的硬件設(shè)備的狀態(tài)，因此不需要進程上下文切換；需要訪問硬件設(shè)備的進程與最近一次訪問硬件設(shè)備的進程不是同一個進程時，最近一次訪問硬件設(shè)備的進程的硬件設(shè)備的狀態(tài)不是需要訪問硬件設(shè)備的進程的硬件設(shè)備的狀態(tài)，因此需要進行上下文切換，在需要訪問硬件設(shè)備的進程和最近一次訪問硬件設(shè)備的進程之間需要進行上下文切換，這樣需要訪問硬件設(shè)備的進程才可以使用該硬件設(shè)備。 在步驟S104中，在需要訪問硬件設(shè)備的進程和最近一次訪問硬件設(shè)備的進程之間進行上下文切換具體為從已保存的需要訪問硬件設(shè)備的進程鏡像文件讀出寄存器和I/o狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之一，并將其寫入該硬件設(shè)備，該硬件設(shè)備恢復(fù)為需要訪問硬件設(shè)備的進程的配置，因而該進程可以使用該硬件設(shè)備。所謂進程鏡像文件是指用戶模式下驅(qū)動器的進程鏡像中的文件，該文件用于保存該硬件設(shè)備寄存器和I/o狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之一且為每個進程所獨享的數(shù)據(jù)。其中，在需要訪問硬件設(shè)備的進程使用結(jié)束該硬件設(shè)備之后還包括(I)所述需要訪問硬件設(shè)備的進程使用結(jié)束該硬件設(shè)備后，判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否小于I ;(2)若該互斥鎖計數(shù)器的值小于1，則釋放該互斥鎖，并退出使用該硬件設(shè)備的狀態(tài)，若該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于I，則將互斥鎖計數(shù)器的值減I。其中，所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是通過ー個或者多個應(yīng)用程序編程接ロ API(Application Programming Interface)來使用該硬件設(shè)備的。在本發(fā)明中，首先驅(qū)動器對應(yīng)用程序開發(fā)的每ー個應(yīng)用程序編程接ロ API都盡量做到功能単一，即將硬件功能模塊化，應(yīng)用程序要訪問該功能模塊，必須通過ー個或幾個驅(qū)動器的API來實現(xiàn),例如以Driver API I、Driver API2、Driver API3等表示；其次，每個API都會在操作系統(tǒng)的互斥鎖訪問機制保護下，保證多任務(wù)的環(huán)境下對硬件設(shè)備的互斥訪問。在單一進程(Single Process),多線程(Multi-thread)的環(huán)境下，姆個線程(Thread)直接通過互斥鎖保護實現(xiàn)安全的訪問硬件設(shè)備。在多進程(Multi-Process),多線程(Multi-thread)的環(huán)境下，首先檢查最近一次訪問驅(qū)動器的進程是否與當前需要訪問硬件設(shè)備的進程是同一個，如果最近一次訪問驅(qū)動器的進程與當前需要訪問硬件設(shè)備的進程是同一個，允許當前需要訪問硬件設(shè)備的進程在互斥鎖保護機制下獲取硬件設(shè)備的訪問權(quán)限，如果最近一次訪問驅(qū)動器的進程與當前需要訪問硬件設(shè)備的進程不是同一個進程，則當前需要訪問硬件設(shè)備的進程首先獲取互斥鎖，拿到硬件設(shè)備的訪問權(quán)限，再設(shè)置硬件設(shè)備為當前需要訪問硬件設(shè)備的進程的配置，然后再繼續(xù)其想要執(zhí)行的硬件設(shè)備訪問請求。
對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類，需要各應(yīng)用程序共享的數(shù)據(jù)，存儲到共享空間里面。對于每個應(yīng)用獨立的數(shù)據(jù)，存放在進程空間里面(存為靜態(tài)變量)，為每個應(yīng)用程序獨享。為了每個進程都能保留ー份硬件“現(xiàn)場”，以便后面能恢復(fù)“現(xiàn)場”，繼續(xù)自己被打斷的作業(yè)，驅(qū)動器需要保存ー份硬件設(shè)備寄存器的進程鏡像文件，這屬于每個應(yīng)用程序獨立的數(shù)據(jù)，存儲為僅本進程可見的靜態(tài)變量；為了加快驅(qū)動器的運行速度，同時使各進程共享硬件信息，驅(qū)動器還需要再維護ー份寄存器的共享鏡像文件，這屬于各應(yīng)用程序共享的數(shù)據(jù)，存儲到共享空間里面，可供所有進程查看。因此，在進行驅(qū)動器的硬件功能抽象時，把全部的硬件設(shè)備寄存器分為三類進程獨享的、進程共享的以及其他類，并在驅(qū)動器里面分別為保存為兩份鏡像文件進程鏡像文件及共享鏡像文件。進程獨享的寄存器及其他類寄存器的鏡像文件定義為靜態(tài)變量，存放在進程鏡像文件里面，進程共享寄存器的鏡像文件存放到共享鏡像文件中。在寫每ー個寄存器值時，將值寫入實際硬件設(shè)備寄存器的同時，也將值更新到對應(yīng)的鏡像文件里面，在讀回寄存器值吋，對寄存器值分類，進程獨享或共享的寄存器值可分別從對應(yīng)的鏡像文件中讀出寄存器值，對其他類寄存器值(如狀態(tài)寄存器)，則直接從硬件設(shè)備中重新讀取值。這樣相當于為每個進程創(chuàng)造了一份硬件鏡像文件，當由進程A切到更高優(yōu)先級的進程B，進程B 即獲得了硬件設(shè)備的訪問權(quán)限，當進程B處理完自己的作業(yè)，系統(tǒng)再次切回進程A后，驅(qū)動器會發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了進程切換，現(xiàn)在是進程A，因此首先從該進程空間的進程鏡像中讀取進程A的寄存器值，將需要恢復(fù)的寄存器值重新寫入硬件設(shè)備中。經(jīng)此操作，硬件設(shè)備又回到當初進程A的狀態(tài)中，這樣進程A就可以繼續(xù)其被打斷的硬件作業(yè)。在整個切換過程中，所有的操作都封裝在驅(qū)動器里面，因此上層應(yīng)用程序感覺不到差異，就像是獨享了硬件設(shè)備一祥。在本發(fā)明中，驅(qū)動器初始化吋，構(gòu)建兩份寄存器鏡像文件進程鏡像文件及共享鏡像文件，進程鏡像文件用于存放各進程會不同設(shè)置的寄存器值，共享鏡像文件用于存放各進程設(shè)置相同或需要共享的寄存器值。以本發(fā)明應(yīng)用的圖形處理器為例，Blt相關(guān)的寄存器值，如Source ana Destination Buffer’ s Address> Memory Format、Width、Height、Pitch、Color Key、External Palette Table Address等,都需要存放在進程鏡像中。而某些Graphics engine設(shè)置相關(guān)的寄存器值，如Engine Enable、Engine Reset>Command Queueenable、Virtual Command Queue Size、Virtual Command Queue Enable 等都需要存放在共享鏡像文件中，供每個進程共享，以避免多次、隨機的、相互沖突的設(shè)置，造成死機。另外還有一些只讀(Read Only)的狀態(tài)寄存器，如Engine Status、Command Queue Status 等，由于每次都是直接從硬件設(shè)備中讀取寄存器值，因此這部分就不必存放在鏡像文件中。按照上面的分類，在驅(qū)動器的寫寄存器函數(shù)中，將值寫入真正硬件設(shè)備的同時，分別寫入對應(yīng)的鏡像文件中。同理，在讀寄存器函數(shù)中，按上面的分類，有鏡像文件保存的，直接從相應(yīng)的鏡像文件中讀取寄存器值(并不從真正的硬件設(shè)備讀取)，除此之外的其它寄存器值，直接從硬件設(shè)備中讀取。在需要上下文切換時，對需要恢復(fù)的寄存器值，先直接調(diào)用上面的“讀寄存器函數(shù)”，由于進程獨享的寄存器值會從進程鏡像文件中讀出來，因此也就會讀出當前需要訪問硬件設(shè)備的進程上一次被系統(tǒng)調(diào)度切走之前的最后一次硬件寄存器設(shè)置，然后再把讀出來的值通過“寫寄存器函數(shù)”寫入硬件寄存器，也就完成了硬件設(shè)備的“恢復(fù)現(xiàn)場”動作，達到上下文切換的效果。圖2中列出了上下文切換的整個過程的處理流程圖，所述處理流程包括以下步驟步驟S201 :在驅(qū)動器中進行上下文切換；步驟S202 :下載需要恢復(fù)的寄存器的地址、屏蔽位等數(shù)據(jù)；步驟S203 :需要讀寄存器數(shù)據(jù)時，判斷該數(shù)據(jù)是否屬于進程鏡像文件，若該數(shù)據(jù)屬于進程鏡像文件，進入步驟S204，若該數(shù)據(jù)不屬于進程鏡像文件，進入步驟S205 ；步驟S204 :從進程鏡像文件中讀取保存的寄存器值，該寄存器值即為要讀取的數(shù)據(jù)，然后進入步驟S208;步驟S205 :判斷該數(shù)據(jù)是否屬于共享鏡像文件，若該數(shù)據(jù)屬于共享鏡像文件，進入步驟S206，若該數(shù)據(jù)不屬于共享鏡像文件，進入步驟S207 ；步驟S206 :從共享鏡像文件中讀取保存的寄存器值，該寄存器值即為要讀取的數(shù)據(jù)，然后進入步驟S208;步驟S207 :讀取實際的硬件寄存器值；步驟S208 :寫寄存器數(shù)據(jù)時，判斷該數(shù)據(jù)是否屬于進程鏡像文件，若該數(shù)據(jù)屬于進程鏡像文件，進入步驟S209，若該數(shù)據(jù)不屬于進程鏡像文件，進入步驟S210 ；步驟S209 :用該數(shù)據(jù)更新進程鏡像文件中保存的寄存器值，然后進入步驟S213 ；步驟S210 :判斷該數(shù)據(jù)是否屬于共享鏡像文件，若該數(shù)據(jù)屬于共享鏡像文件，進入步驟S211，若該數(shù)據(jù)不屬于共享鏡像文件，進入步驟S212 ；步驟S211 :用該數(shù)據(jù)更新共享鏡像文件中保存的寄存器值，然后進入步驟S213 ；步驟S212 :將該數(shù)據(jù)直接寫入硬件設(shè)備的寄存器；步驟S213 :判斷上下文恢復(fù)的寄存器的下載是否結(jié)束，若下載結(jié)束，進入步驟S214，若下載沒有結(jié)束，進入步驟S202 ；步驟S214 :上下文切換結(jié)束，可以開始其它硬件設(shè)備的訪問。在本發(fā)明應(yīng)用實例的驅(qū)動器設(shè)計中，第一個進行驅(qū)動器初始化的進程，先向系統(tǒng)申請創(chuàng)建一個基于線程互斥訪問的互斥鎖，并創(chuàng)建共享鏡像文件相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建完成后，后續(xù)進程即可直接獲取并使用該互斥鎖及共享鏡像文件。每個進程進行驅(qū)動器初始化時，驅(qū)動器會首先記錄該進程的進程ID (Process ID，簡稱PID)，在每個驅(qū)動器對外開放的API中，都會有一段定義為drV_entry的入口代碼，該代碼段會首先判斷當前需要訪問硬件設(shè)備的進程是否已經(jīng)獲取互斥鎖，如果沒有，則等待直到獲取到互斥鎖，然后記錄下獲得互斥鎖的線程ID (Thread ID，簡稱TID)，同時將標識線程請求連續(xù)占用互斥鎖次數(shù)的互斥鎖計數(shù)器值加I ;如果已經(jīng)獲取，則判斷當前線程ID是否與已獲取了互斥鎖的線程ID相同，如果相同則僅將MutexCount值加1，表示該線程要求連續(xù)占用互斥鎖及硬件設(shè)備，該線程可繼續(xù)通過驅(qū)動器訪問硬件設(shè)備，如果線程ID與已占用互斥鎖的線程ID不同，則ー樣需要等待直到獲取到互斥鎖，一旦線程獲取到互斥鎖，都會首先記錄下獲得互斥鎖的線程ID，表示自己已經(jīng)拿到硬件設(shè)備訪問權(quán)限，同時將MutexCount值加I。接下來drv_entry代碼段會繼續(xù)檢查上一次獲取互斥鎖的進程ID，是否與當前需要訪問硬件設(shè)備的進程的進程ID相等，如果相等則允許其繼續(xù)后面的操作，否則將先恢復(fù)硬件設(shè)備到該進程之前的狀態(tài)，然后再繼續(xù)后面的操作。與drv_entry相似,在姆個driver API的結(jié)束部分,都會有一段drv_return定義的退出代碼,該代碼段在確認當前線程已獲取互斥鎖,且MutexCount值等于I 的情況下釋放互斥鎖，否則將MutexCount值減I即可(不會釋放互斥鎖，以滿足連續(xù)占用互斥鎖及硬件設(shè)備的需求)，隨后返回。drv_entry及drv_return處理流程圖，如圖3所示。步驟S301 :驅(qū)動器API的入口代碼Drv_entry開始啟動；步驟S302 :驅(qū)動器API的入口代碼Drv_entry判斷當前需要訪問硬件設(shè)備的進程是否已經(jīng)獲取互斥鎖，若當前需要訪問硬件設(shè)備的進程已經(jīng)獲取互斥鎖，進入步驟S303，若當前需要訪問硬件設(shè)備的進程沒有獲得互斥鎖，進入步驟S304 ；步驟S303 :判斷當前線程ID與已經(jīng)獲得互斥鎖的線程ID是否相同，若當前線程ID與已經(jīng)獲得互斥鎖的線程ID相同，進入步驟S305，若當前線程ID與已經(jīng)獲得互斥鎖的線程ID不同，進入步驟S304 ；步驟S304 :等待，直到當前線程獲得互斥鎖，然后進入步驟S305 ；
步驟S305 :記錄已經(jīng)獲取互斥鎖的線程ID為當前的線程ID,同時MutexCount值加I ;步驟S306 :判斷當前需要訪問硬件設(shè)備的進程ID與最后訪問驅(qū)動器的進程ID是否相同，若當前需要訪問硬件設(shè)備的進程ID與最后訪問驅(qū)動器的進程ID相同，進入步驟S308，若當前需要訪問硬件設(shè)備的進程ID與最后訪問驅(qū)動器的進程ID不同，進入步驟S307 ；步驟S307 :在驅(qū)動器中進行上下文切換，將最后訪問驅(qū)動器的進程ID更新為當前的進程ID，然后進入步驟S308 ；步驟S308 :獲得訪問硬件設(shè)備的權(quán)限，并使用硬件設(shè)備；步驟S309 :硬件設(shè)備使用完畢,驅(qū)動器API的退出代碼drv_return開始啟動；步驟S310 :驅(qū)動器API的退出代碼drv_return判斷當前的進程ID的MutexCount值是否小于等于I，若當前的進程ID的MutexCount值小于等于1，進入步驟S311，若當前的進程ID的MutexCount值大于I,進入步驟S312 ；步驟S311 :驅(qū)動器API的退出代碼drv_return釋放互斥鎖；步驟S312 :將MutexCount值減1，然后進入步驟S313 ；步驟S313 :驅(qū)動器API的退出代碼drv_return API退出。本發(fā)明還提供了一種資源獨占模式，在該模式下，需要訪問硬件設(shè)備的進程獨占硬件設(shè)備的資源。享用該資源獨占模式也是需要請求的，在步驟SlOl的過程中，需要訪問硬件設(shè)備的進程請求獨占硬件設(shè)備的資源，具體包括(I)判斷該請求是否屬于資源獨占模式請求，若為資源獨占模式請求，則所述資源獨占模式下的起始應(yīng)用程序編程接ロ API獲取訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，并且所述需要訪問硬件設(shè)備的進程連續(xù)使用該硬件設(shè)備直到所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)；(2)在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)之后，釋放該互斥鎖，并退出使用該硬件設(shè)備的狀態(tài)；在本發(fā)明中，資源獨占模式通過驅(qū)動器對外開放兩個應(yīng)用程序編程接ロ API API_BeginDraw及API_EndDraw。由此,提供一個由應(yīng)用程序自由獲取和釋放驅(qū)動器互斥鎖，以達到獨自占用硬件設(shè)備的目的。API_BeginDraw會通過drv_entry先行占用互斥鎖，但退出時卻不會調(diào)用drvjeturn，即不釋放互斥鎖，這樣應(yīng)用程序即可保持占用互斥鎖的狀態(tài)。API_EndDraw會檢查如果本應(yīng)用程序有執(zhí)行API_BeginDraw，且已經(jīng)獲得互斥鎖，則直接執(zhí)行dnreturn釋放獲得的互斥鎖。通過以上兩個應(yīng)用程序編程接ロ API，應(yīng)用程序可以通過一直持有互斥鎖而阻止其它線程或進程進入驅(qū)動器使用硬件設(shè)備，也就完成了“資源獨占”，應(yīng)用程序?qū)τ布O(shè)備使用完畢后，通過API_EndDraw即可退出“資源獨占”模式。執(zhí)行API_BeginDraW占用互斥鎖以后，該線程實際上就已經(jīng)獲得硬件設(shè)備的獨立訪問權(quán)限。在該線程隨后的其它驅(qū)動器應(yīng)用程序編程接ロ API訪問中，drv_entry都會發(fā)現(xiàn)一直是該線程占用著互斥鎖，只是對該線程占用互斥鎖的次數(shù)做加I操作，同理在dnreturn代碼段中，會發(fā)現(xiàn)當前線程的MutexCount值大于I,因此也只是將MutexCount值減I,不會釋放互斥鎖。由于此過程中，該線程一直持有互斥鎖，從而可以控制硬件設(shè)備連續(xù)作業(yè)下去，其它進程或線程若向驅(qū)動器請求硬件設(shè)備的訪問，都會因無法獲得互斥鎖而阻塞，無法進行硬件設(shè)備的訪問，因此在該線程的連續(xù)硬件設(shè)備訪問中，也就不會出現(xiàn)上下文切換，當該線程處理完所有作業(yè)，退出最后ー個作業(yè)的driver API (調(diào)用一次drv_return代碼段)，想要釋放硬件設(shè)備的時候，調(diào)用API_EndDraw即會再次執(zhí)行drv_return代碼段,這ー次將發(fā)現(xiàn)MutexCount值等于1，因此將會釋放互斥鎖，其它進程即可接著使用硬件設(shè)備了。 另外，本發(fā)明也提供了一種異常退出保護機制，該保護機制需要注冊所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的程序終止處理函數(shù)，該程序終止處理函數(shù)用于回收所述需要訪問硬件設(shè)備的進程所有的數(shù)據(jù)信息并還原該硬件設(shè)備狀態(tài)，該步驟具體包括(I)判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否正使用該硬件設(shè)備；(2)若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程正使用該硬件設(shè)備，則釋放該硬件設(shè)備；(3)若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程沒有使用該硬件設(shè)備，則判斷該進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否大于等于I;(4)若該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于1，則釋放該互斥鎖，將該互斥鎖計數(shù)器的值設(shè)為0，退出所述需要訪問硬件設(shè)備的進程。在本發(fā)明中，通過atexit注冊的程序終止處理函數(shù)將收集驅(qū)動器里面關(guān)于該進程的所有軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息和硬件設(shè)備資源，對其進行處理復(fù)位所有驅(qū)動器內(nèi)部數(shù)據(jù)為初始狀態(tài)，釋放該進程占用的硬件設(shè)備，如關(guān)閉尚處于開啟狀態(tài)的，該進程占用的Displayengine等。最后檢查該進程的MutexCount值,若大于O,則直接清為O,并釋放其占用的所有互斥鎖，隨后退出。圖4給出了通過atexit注冊的程序終止處理函數(shù)的處理流程圖。步驟S401 :程序終止處理函數(shù)Dry_atexit開始啟動；步驟S402 Dry_atexit判斷當前需要訪問硬件設(shè)備的進程ID是否正占用硬件設(shè)備，若當前需要訪問硬件設(shè)備的進程ID正占用硬件設(shè)備，進入步驟S403，若當前需要訪問硬件設(shè)備的進程ID沒有占用硬件設(shè)備，進入步驟S404 ；步驟S403 :釋放該進程占用的所有硬件設(shè)備；步驟S404 Dry_atexit判斷當前需要訪問硬件設(shè)備的進程ID的MutexCount值是否大于等于I,若MutexCount值大于等于I,進入步驟S405,若MutexCount值小于I,進入步驟S406 ；步驟S405 :釋放互斥鎖，使MutexCount值等于零；步驟S406 :清除該進程相關(guān)驅(qū)動器信息后退出。參閱圖5、圖6，這兩個圖給出了本發(fā)明基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的方法的兩個具體應(yīng)用實例流程圖。進程A為系統(tǒng)開機后第一個進行驅(qū)動器初始化的進程，系統(tǒng)啟動完成后，進程A向驅(qū)動器請求完成ー個對Destination Buffer填充顏色(FillColor)的操作(需使用到的Driver API編號2、4)。進程A完成任務(wù)前，另ー進程B也向驅(qū)動器請求完成一個從Source Buffer到Destination Buffer的Bitblt操作(需使用到的Driver API編號1、2、3)，在系統(tǒng)調(diào)度下，兩個進程交錯執(zhí)行。在本發(fā)明所述之驅(qū)動器的多任務(wù)架構(gòu)支持下，實現(xiàn)對這兩個應(yīng)用的支持。圖5為通常情況下兩個進程在系統(tǒng)調(diào)度下平等獲取硬件設(shè)備使用權(quán)限的應(yīng)用實例流程圖步驟S501 :進程A進行驅(qū)動器初始化；步驟S502 :創(chuàng)建共享鏡像文件，創(chuàng)建互斥鎖，通過atexit注冊進程A的程序終止處理函數(shù)，并記錄進程A的進程ID ；此處，進程A是第一個進行驅(qū)動器初始化的進程，因此需要創(chuàng)建互斥鎖以及共享鏡像文件，同時也注冊了程序終止處理函數(shù)。記錄進程A的進程ID是為了后面判斷進程A是否和最近一次訪問硬件設(shè)備的進程是同一個進程。
步驟S503 :驅(qū)動器API2啟動，入口代碼Drv_entry啟動，等待互斥鎖；需要訪問硬件設(shè)備的進程使用硬件設(shè)備是通過ー個或者多個應(yīng)用程序編程接ロAPI來使用硬件設(shè)備的，入口代碼DrV_entry啟動，通過判斷互斥鎖計數(shù)器的值，來判斷進程A是否獲取了互斥鎖。步驟S504 :取得互斥鎖，設(shè)置destination buffer :地址、寬度、高度、形式等等；取得互斥鎖后，即可使用硬件設(shè)備。步驟S505 :驅(qū)動器API2結(jié)束,退出代碼Drv_return釋放互斥鎖；驅(qū)動器API2結(jié)束，退出代碼Drvjeturn通過互斥鎖計數(shù)器的值確定操作釋放互斥鎖。在上面步驟S501-S505的過程中，進程B向驅(qū)動器請求使用硬件設(shè)備，在進程A使用的驅(qū)動器API2釋放互斥鎖后，此時進程B的驅(qū)動器APIl以及API2獲得互斥鎖。步驟S506 :進程B進行驅(qū)動器初始化；步驟S507 :獲取共享鏡像文件，注冊atexit函數(shù)，并記錄進程ID ；進程B不是第一個進行驅(qū)動器初始化的程序，因此只需要獲取共享鏡像文件，獲取互斥鎖即可，同時注冊程序終止處理函數(shù)。步驟S508 :驅(qū)動器APIl啟動，Drv_entry啟動，等待互斥鎖；步驟S509 :取得互斥鎖，設(shè)置Source buffer :地址、寬度、高度、形式等等；步驟S510 :驅(qū)動器APIl結(jié)束,退出代碼Drv_return釋放互斥鎖；步驟S511 :驅(qū)動器AP12啟動，Drv_entry啟動,等待互斥鎖；步驟S512 :設(shè)置destination buffer :地址、寬度、高度、形式等等；步驟S513 :驅(qū)動器API2結(jié)束，Drv_return :釋放互斥鎖；在上面步驟S506-S513的過程中，進程A向驅(qū)動器請求使用硬件設(shè)備，在進程B使用的API2釋放互斥鎖后，此時進程A的驅(qū)動器API4獲得互斥鎖。步驟S514 :驅(qū)動器AP14啟動，Drv_entry啟動，等待互斥鎖；步驟S515 :上下文切換，檢測并恢復(fù)硬件設(shè)備的配置；此時進程A的進程ID和最近一次訪問硬件設(shè)備的進程B的進程ID不相同，表明進程A和進程B不是同一個進程，因此，需要在進程A和進程B之間進行上下文切換從已保存的進程A的進程鏡像文件讀出寄存器和I/O狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之一，并將其寫入硬件設(shè)備，使該硬件設(shè)備恢復(fù)為進程A的配置。步驟S516 :使用硬件設(shè)備完成填充顏色的作業(yè)；步驟S517 :驅(qū)動器API4結(jié)束，Drv_return :釋放互斥鎖；步驟S518 :進程A退出，啟動atexit終止處理函數(shù)；進程A完成作業(yè)，使用完硬件設(shè)備，釋放互斥鎖，并退出。在進程A作業(yè)的過程中，若出現(xiàn)異常退出，atexit終止處理函數(shù)回收進程A所有的數(shù)據(jù)信息并還原該硬件設(shè)備狀態(tài)，具體步驟可以參見前面所述。在上面步驟S514-S518的過程中，進程B向驅(qū)動器請求使用硬件設(shè)備，在進程A使用的API4釋放互斥鎖后，此時進程B的驅(qū)動器API3獲得互斥鎖。
步驟S519 :驅(qū)動器AP13啟動，Drv_entry啟動，等待互斥鎖；步驟S520 :上下文切換，檢測并恢復(fù)硬件設(shè)備配置；步驟S521 :使用硬件設(shè)備完成Bitblt的作業(yè)；步驟S522 :驅(qū)動器API3結(jié)束，Drv_return :釋放互斥鎖；步驟S523 :進程B退出，啟動atexit終止處理函數(shù)。上面的應(yīng)用流程是通常情況下兩個進程在系統(tǒng)調(diào)度下平等獲取硬件設(shè)備使用權(quán)限的應(yīng)用實例流程，沒有進程請求資源獨占模式，下面以進程A請求使用資源獨占模式為例，來說明優(yōu)先獲得硬件設(shè)備使用權(quán)限的應(yīng)用實例流程圖。參見圖6，圖6與圖5為同一應(yīng)用實例，只是進程A使用了驅(qū)動器的資源獨占模式，優(yōu)先獲得硬件設(shè)備使用權(quán)限，具體的應(yīng)用實例流程步驟包括步驟S601 :進程A進行驅(qū)動器初始化；步驟S602 :創(chuàng)建共享空間，創(chuàng)建互斥鎖，注冊atexit函數(shù)，并記錄進程ID ；此處進程A的驅(qū)動器初始化與圖5的基本一祥，不同之處在于該請求中含有資源獨占模式下的起始應(yīng)用程序編程接ロ API (以API_BeginDraw表示)以及結(jié)束應(yīng)用程序編程接ロ API(以API_EndDraw表示),屬于資源獨占模式請求；所述資源獨占模式下的起始應(yīng)用程序編程接ロ API獲取訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，并且所述需要訪問硬件設(shè)備的進程連續(xù)使用該硬件設(shè)備直到所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)。步驟S603 申請進入資源獨占模式驅(qū)動器API_BeginDraw啟動，Drv_entry啟動，等待互斥鎖；步驟S604 :驅(qū)動器API2啟動，Drv_entry啟動；步驟S605 :取得互斥鎖,設(shè)置destination buffer :地址、寬度、高度、形式等等；步驟S606 :驅(qū)動器 API2 結(jié)束，Drv_return ；在上面步驟S601-S606的過程中，進程B向驅(qū)動器請求使用硬件設(shè)備，在進程A使用的API2結(jié)束后，系統(tǒng)進程調(diào)度進入進程B。步驟S607 :進程B進行驅(qū)動器初始化；步驟S608 :獲取共享空間,注冊' atexit函數(shù),并記錄進程ID ；步驟S609 :驅(qū)動器APIl啟動，Drv_entry啟動，等待互斥鎖；盡管進程B請求使用硬件設(shè)備，由于進程A在資源獨占模式下，此時進程B無法獲得互斥鎖而阻塞，系統(tǒng)進程調(diào)度重新回到進程A。
步驟S610 :驅(qū)動器API4啟動，Drv_entry啟動；步驟S611 :使用硬件設(shè)備完成填充顏色的作業(yè)；步驟S612 :驅(qū)動器API4結(jié)束,退出代碼Drv_return啟動；
步驟S613 :退出資源獨占模式驅(qū)動器API_EndDraw啟動，退出代碼Drv_return釋放互斥鎖；此處的步驟即為前面的步驟在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)之后，釋放該互斥鎖，并退出使用該硬件設(shè)備的狀態(tài)。步驟S614 :進程A退出，啟動atexit終止處理函數(shù)；在進程A完成作業(yè)，使用的API4釋放互斥鎖后，此時向驅(qū)動器請求使用硬件設(shè)備的進程B的驅(qū)動器APIl獲得互斥鎖。步驟S615 :設(shè)置Source buffer :地址、寬度、高度、形式等等；步驟S616 :驅(qū)動器APIl結(jié)束，Drv_return :釋放互斥鎖；步驟S617 :驅(qū)動器API2啟動，Drv_entry啟動,等待互斥鎖；步驟S618 :設(shè)置destination buffer :地址、寬度、高度、形式等等；步驟S619 :驅(qū)動器API2結(jié)束，Drv_return :釋放互斥鎖；步驟S620 :驅(qū)動器API3啟動，Drv_entry啟動，等待互斥鎖；步驟S621 :使用硬件設(shè)備完成Bitblt的作業(yè)；步驟S622 :驅(qū)動器API3結(jié)束，Drv_return :釋放互斥鎖；步驟S623 :進程B退出，啟動atexit終止處理函數(shù)。上面的應(yīng)用流程即為進程A在資源獨占模式下的流程，盡管在進程A使用硬件設(shè)備的過程中，進程B請求使用硬件設(shè)備，但是由于進程A在資源獨占模式下作業(yè)，不會釋放互斥鎖，進程B沒法獲取互斥鎖，也就沒法使用硬件設(shè)備，直到進程A完成所有的作業(yè)，釋放互斥鎖后，進程B才可以獲得互斥鎖，使用硬件設(shè)備。區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明采用獲取互斥鎖以及上下文切換的方式來實現(xiàn)在用戶模式下對硬件設(shè)備的隨機訪問，即在當前需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取互斥鎖后，通過判斷進程的ID是否相同，確定是否在當前需要訪問硬件設(shè)備的進程和最近一次訪問硬件設(shè)備的進程之間進行上下文切換，以便于在多任務(wù)時訪問硬件設(shè)備。通過這種方式，在訪問復(fù)雜硬件設(shè)備時，能夠大幅提升用戶模式下驅(qū)動器的性能，又能很好地實現(xiàn)在多任務(wù)環(huán)境下對硬件設(shè)備的隨機安全訪問。另外，本發(fā)明由于將驅(qū)動器置于用戶模式下，首先規(guī)避了通用公共許可證傳染，不用公開源代碼，方便方案供應(yīng)商開發(fā)ー些自己獨有的應(yīng)用，其次，可以明顯提升多任務(wù)環(huán)境下系統(tǒng)性能，大大減少因頻繁出入內(nèi)核模式所帯來的系統(tǒng)開銷；同時為了實現(xiàn)上下文切換，驅(qū)動器采用將所有寄存器分類，從鏡像文件中讀取大部分寄存器值的辦法，避免為了讀取某些硬件設(shè)備隊列中的寄存器設(shè)置值而需要等待很長時間的情況，這也從側(cè)面更加提升了驅(qū)動器的性能。在本發(fā)明應(yīng)用的圖形處理顯示平臺上實測發(fā)現(xiàn)，比現(xiàn)有技術(shù)在內(nèi)核模式下的驅(qū)動器提升約30%的性能；在多任務(wù)環(huán)境下，由于每個任務(wù)都有上下文恢復(fù)的保護，因此每個應(yīng)用程序都感覺硬件設(shè)備是自己獨享的，而且正在按自己的要求工作，完美實現(xiàn)多進程下硬件設(shè)備共享；通過資源獨占模式，可以滿足不同應(yīng)用需求下對硬件設(shè)備或性能的定制化需求，使用起來方便靈活；通過注冊的終止處理函數(shù)，可保證在應(yīng)用程序未正常釋放硬件設(shè)備或異常退出時，完成驅(qū)動器資源的回收及硬件設(shè)備狀態(tài)復(fù)位等操作。如圖7所示，圖7是本發(fā)明基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的裝置的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括接收模塊701、第一判斷模塊702、第二判斷模塊703以及切換與使用模塊704。接收模塊701用于在用戶模式下接收需要訪問硬件設(shè)備的進程訪問該硬件設(shè)備的請求，該請求中含有所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID ；第一判斷模塊702用于判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖；第二判斷模塊703用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖時，則判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID是否相同； 切換與使用模塊704用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID不相同時，則在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程和最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程之間進行上下文切換，所述需要訪問硬件設(shè)備的進程使用該硬件設(shè)備。其中，需要訪問硬件設(shè)備的進程是通過ー個或者多個應(yīng)用程序編程接ロ API來使用該硬件設(shè)備的。該裝置還包括驅(qū)動器初始化模塊，該驅(qū)動器初始化模塊包括第四判斷單元以及驅(qū)動器初始化單元。第四判斷単元用于判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程；驅(qū)動器初始化單元用于在是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程時，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程創(chuàng)建一個基于線程互斥訪問的互斥鎖以及共享鏡像文件，在不是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程時，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取已經(jīng)創(chuàng)建好的互斥鎖以及共享鏡像文件。第一個請求訪問硬件設(shè)備的進程進行驅(qū)動器初始化時，需要創(chuàng)建ー個基于線程互斥訪問的互斥鎖以及共享鏡像文件，創(chuàng)建好基于線程互斥訪問的互斥鎖以及共享鏡像文件后，以后請求訪問硬件設(shè)備的進程只需要獲取該互斥鎖以及共享鏡像文件即可。共享鏡像文件是指用戶模式下驅(qū)動器的共享鏡像中的文件，該文件用于保存該硬件設(shè)備寄存器和I/O狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之ー且為所有進程所共享的數(shù)據(jù)。第一判斷模塊702包括第一判斷單元以及互斥鎖單元。第一判斷単元用于判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否大于等于I ;互斥鎖單元用于在該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于I吋，則表示所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，在該互斥鎖計數(shù)器的值小于I吋，則表示所述需要訪問硬件設(shè)備的進程沒有獲取訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖。該裝置還包括第三判斷模塊以及第ー執(zhí)行模塊。第三判斷模塊用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖時，判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的線程的ID與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID是否相同；
第一執(zhí)行模塊用于在與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID相同時，則將互斥鎖計數(shù)器的值加1，并且所述需要訪問硬件設(shè)備的線程繼續(xù)使用該硬件設(shè)備；在與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID不相同時，則所述需要訪問硬件設(shè)備的線程等待，直到獲得該互斥鎖。該裝置還包括第二執(zhí)行模塊，第二執(zhí)行模塊具體用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID相同時，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程繼續(xù)使用該硬件設(shè)備。切換與使用模塊704具體用于從已保存的所述需要訪問硬件設(shè)備的進程鏡像文件讀出寄存器和I/O狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之一，并將其寫入該硬件設(shè)備，所述硬件設(shè)備恢復(fù)為所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的配置。進程鏡像文件是指用戶模式下驅(qū)動器的進程鏡像中的文件，該文件用于保存該硬件設(shè)備寄存器和I/O狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之一且為每個進程所獨享的數(shù)據(jù)。該裝置還包括第四判斷模塊以及第三執(zhí)行模塊。 第四判斷模塊用于所述需要訪問硬件設(shè)備的進程使用結(jié)束該硬件設(shè)備后，判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否小于I ;第三執(zhí)行模塊用于在該互斥鎖計數(shù)器的值小于I時，則釋放該互斥鎖，并退出使用該硬件設(shè)備的狀態(tài)，在該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于I吋，則將互斥鎖計數(shù)器的值減I。該裝置還包括資源獨占模塊，資源獨占模塊包括硬件設(shè)備獨占單元以及硬件設(shè)備退出単元。硬件設(shè)備獨占単元用于判斷該請求是否屬于資源獨占模式請求，在判斷為資源獨占模式請求時，則所述資源獨占模式下的起始應(yīng)用程序編程接ロ API獲取訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，并且所述需要訪問硬件設(shè)備的進程連續(xù)使用該硬件設(shè)備直到所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)；硬件設(shè)備退出単元用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)之后，釋放該互斥鎖，并退出使用該硬件設(shè)備的狀態(tài)。該裝置還包括程序終止處理函數(shù)模塊，該程序終止處理函數(shù)模塊具體用于回收所述需要訪問硬件設(shè)備的進程所有的數(shù)據(jù)信息并還原該硬件設(shè)備狀態(tài)，包括第二判斷単元、硬件設(shè)備釋放単元、第三判斷単元、互斥鎖釋放單元以及退出単元。第二判斷単元用于判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否正使用該硬件設(shè)備；硬件設(shè)備釋放単元用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程正使用該硬件設(shè)備時，則釋放該硬件設(shè)備；第三判斷単元用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程沒有使用該硬件設(shè)備時，則判斷該進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否大于等于I ;互斥鎖釋放単元用于在該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于I吋，則釋放該互斥鎖，將該互斥鎖計數(shù)器的值設(shè)為0，退出所述需要訪問硬件設(shè)備的進程。本發(fā)明采用獲取互斥鎖以及上下文切換的方式來實現(xiàn)在用戶模式下對硬件設(shè)備的隨機訪問，即在當前需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取互斥鎖后，判斷進程的ID是否相同，確定是否在當前的進程和最近一次訪問硬件設(shè)備的進程之間進行上下文切換，以便于在多任務(wù)時訪問硬件設(shè)備。通過這種方式，在訪問復(fù)雜硬件設(shè)備時，能夠大幅提升用戶模式下驅(qū)動器的性能，又能很好地實現(xiàn)在多任務(wù)環(huán)境下對硬件設(shè)備的隨機安全訪問。
需要提出說明的是，本發(fā)明由于將驅(qū)動器置于用戶模式下，首先規(guī)避了通用公共許可證傳染，方便方案供應(yīng)商開發(fā)獨有的應(yīng)用，其次，提升多任務(wù)環(huán)境下系統(tǒng)性能，大大減少系統(tǒng)開銷；同時驅(qū)動器將所有寄存器分類，從鏡像文件中讀取大部分寄存器值，避免為了讀取某些硬件設(shè)備隊列中的寄存器設(shè)置值而需要等待很長時間的情況，從側(cè)面更加提升了驅(qū)動器的性能。在本發(fā)明應(yīng)用的圖形處理顯示平臺上實測發(fā)現(xiàn)，比現(xiàn)有技術(shù)在內(nèi)核模式下的驅(qū)動器提升約30%的性能；資源獨占模式可以滿足不同應(yīng)用需求下對硬件設(shè)備或性能的定制化需求；注冊的終止處理函數(shù)可保證在應(yīng)用程序未正常釋放硬件設(shè)備或異常退出吋，完成驅(qū)動器資源的回收及硬件設(shè)備狀態(tài)復(fù)位等操作。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的方法，其特征在于，包括 在用戶模式下接收需要訪問硬件設(shè)備的進程訪問該硬件設(shè)備的請求，該請求中含有所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的標識(ID)； 判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖； 若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，則判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID是否相同； 若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID不相同，則在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程和最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程之間進行上下文切換，使得所述需要訪問硬件設(shè)備的進程使用該硬件設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟 從已保存的所述需要訪問硬件設(shè)備的進程鏡像文件讀出寄存器和I/O狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之一，并將其寫入該硬件設(shè)備，使該硬件設(shè)備恢復(fù)為所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述進程鏡像文件是指用戶模式下驅(qū)動器的進程鏡像中的文件，該文件用于保存該硬件設(shè)備寄存器和I/O狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之一且為每個進程所獨享的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括 若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的線程的ID與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID是否相同； 若與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID相同，則將互斥鎖計數(shù)器的值加1，所述需要訪問硬件設(shè)備的線程繼續(xù)使用該硬件設(shè)備；若與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID不相同，則所述需要訪問硬件設(shè)備的線程等待，直到獲得該互斥鎖。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID相同，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程繼續(xù)使用該硬件設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括 判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否大于等于I ; 若該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于1，則表示所述需要訪問硬件設(shè)備的進程已獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，若該互斥鎖計數(shù)器的值小于1，則表示所述需要訪問硬件設(shè)備的進程沒有獲取訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括 所述需要訪問硬件設(shè)備的進程結(jié)束使用該硬件設(shè)備后，判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否小于I; 若該互斥鎖計數(shù)器的值小于1，則釋放該互斥鎖，并退出使用該硬件設(shè)備的狀態(tài)，若該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于I，則將互斥鎖計數(shù)器的值減I。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是通過ー個或者多個應(yīng)用程序編程接ロ API來使用該硬件設(shè)備的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括 判斷該請求是否屬于資源獨占模式請求，若為資源獨占模式請求，則所述資源獨占模式下的起始應(yīng)用程序編程接ロ API獲取訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，所述需要訪問硬件設(shè)備的進程連續(xù)使用該硬件設(shè)備直到所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)； 在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)之后，釋放該互斥鎖，并退出使用該硬件設(shè)備的狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括注冊所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的程序終止處理函數(shù)，該程序終止處理函數(shù)用于回收所述需要訪問硬件設(shè)備的進程所有的數(shù)據(jù)信息并還原該硬件設(shè)備的狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟 判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否正使用該硬件設(shè)備； 若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程正使用該硬件設(shè)備，則釋放該硬件設(shè)備； 若所述需要訪問硬件設(shè)備的進程沒有使用該硬件設(shè)備，則判斷該進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否大于等于I; 若該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于1，則釋放該互斥鎖，將該互斥鎖計數(shù)器的值設(shè)為0，退出所述需要訪問硬件設(shè)備的進程。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括對所述需要訪問硬件設(shè)備的進程進行驅(qū)動器初始化。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括 判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程； 若是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程創(chuàng)建ー個基于線程互斥訪問的互斥鎖以及共享鏡像文件，若不是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程，則所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取已經(jīng)創(chuàng)建好的互斥鎖以及共享鏡像文件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述共享鏡像文件是指用戶模式下驅(qū)動器的共享鏡像中的文件，該文件用于保存該硬件設(shè)備寄存器和I/O狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之ー且為所有進程所共享的數(shù)據(jù)。
15.一種基于用戶模式多任務(wù)下控制硬件設(shè)備的裝置，其特征在于，所述裝置包括 接收模塊，用于在用戶模式下接收需要訪問硬件設(shè)備的進程訪問該硬件設(shè)備的請求，該請求中含有所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID ； 第一判斷模塊，用于判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖； 第二判斷模塊，用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖時，判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID是否相同； 切換與使用模塊，用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID不相同時，在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程和最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程之間進行上下文切換，使所述需要訪問硬件設(shè)備的進程使用該硬件設(shè)備。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述切換與使用模塊具體用于從已保存的所述需要訪問硬件設(shè)備的進程鏡像文件讀出寄存器和I/O狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之一，并將其寫入該硬件設(shè)備，所述硬件設(shè)備恢復(fù)為所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的配置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述進程鏡像文件是指用戶模式下驅(qū)動器的進程鏡像中的文件，該文件用于保存該硬件設(shè)備寄存器和I/o狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之一且為每個進程所獨享的數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括 第三判斷模塊，用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖時，判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的線程的ID與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID是否相同； 第一執(zhí)行模塊，當所述需要訪問硬件設(shè)備的線程的ID與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID相同時，其用于將互斥鎖計數(shù)器的值加1，使所述需要訪問硬件設(shè)備的線程繼續(xù)使用該硬件設(shè)備；當所述需要訪問硬件設(shè)備的線程的ID與已經(jīng)獲得該互斥鎖的線程的ID不相同時，其使得所述需要訪問硬件設(shè)備的線程執(zhí)行等待，直到獲得該互斥鎖。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括第二執(zhí)行模塊，所述第ニ執(zhí)行模塊具體用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的ID與最近一次訪問該硬件設(shè)備的進程的ID相同時，使所述需要訪問硬件設(shè)備的進程繼續(xù)使用該硬件設(shè)備。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述第一判斷模塊包括 第一判斷単元，用于判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否大于等于I ; 互斥鎖單元，用于在該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于I時，表示所述需要訪問硬件設(shè)備的進程獲取了訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，而在該互斥鎖計數(shù)器的值小于I吋，則表示所述需要訪問硬件設(shè)備的進程沒有獲取訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括 第四判斷模塊，用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程結(jié)束使用該硬件設(shè)備后，判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否小于I ; 第三執(zhí)行模塊，用于在該互斥鎖計數(shù)器的值小于I吋，釋放該互斥鎖，并退出使用該硬件設(shè)備的狀態(tài)，在該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于I吋，則將互斥鎖計數(shù)器的值減I。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是通過一個或者多個應(yīng)用程序編程接ロ API來使用該硬件設(shè)備的。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括資源獨占模塊，所述資源獨占模塊包括 硬件設(shè)備獨占単元，用于判斷該請求是否屬于資源獨占模式請求，在判斷為資源獨占模式請求時，則所述資源獨占模式下的起始應(yīng)用程序編程接ロ API獲取訪問該硬件設(shè)備的互斥鎖，所述需要訪問硬件設(shè)備的進程連續(xù)使用該硬件設(shè)備直到所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)； 硬件設(shè)備退出単元，用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程完成所有的作業(yè)之后，釋放該互斥鎖，并退出使用該硬件設(shè)備的狀態(tài)。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括程序終止處理函數(shù)模塊，該程序終止處理函數(shù)模塊具體用于回收所述需要訪問硬件設(shè)備的進程所有的數(shù)據(jù)信息并還原該硬件設(shè)備狀態(tài)，包括 第二判斷単元，用于判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否正使用該硬件設(shè)備； 硬件設(shè)備釋放単元，用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程正使用該硬件設(shè)備時，釋放該硬件設(shè)備；第三判斷単元，用于在所述需要訪問硬件設(shè)備的進程沒有使用該硬件設(shè)備時，判斷該進程的互斥鎖計數(shù)器的值是否大于等于I; 互斥鎖釋放単元，用于在該互斥鎖計數(shù)器的值大于等于I吋，則釋放該互斥鎖，將該互斥鎖計數(shù)器的值設(shè)為O，退出所述需要訪問硬件設(shè)備的進程。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括驅(qū)動器初始化模塊，所述驅(qū)動器初始化模塊包括 第四判斷単元，用于判斷所述需要訪問硬件設(shè)備的進程是否是第一個請求訪問該硬件設(shè)備的進程； 驅(qū)動器初始化單元，當?shù)谝粋€請求訪問該硬件設(shè)備的進程時，其用于使得所述需要訪問硬件設(shè)備的進程創(chuàng)建一個基于線程互斥訪問的互斥鎖以及共享鏡像文件。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在干，所述共享鏡像文件是指用戶模式下驅(qū)動器的共享鏡像中的文件，該文件用于保存該硬件設(shè)備寄存器和I/O狀態(tài)數(shù)據(jù)或上述兩者之ー且為所有進程所共享的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于用戶模式多任務(wù)下驅(qū)動器控制硬件設(shè)備的方法及其裝置，所述方法包括在用戶模式下接收當前進程訪問硬件設(shè)備的請求，請求中含有當前進程的ID；判斷當前進程是否獲取了訪問硬件設(shè)備的互斥鎖；若當前進程獲取了訪問硬件設(shè)備的互斥鎖，判斷當前進程的ID與最近一次訪問硬件設(shè)備的進程的ID是否相同；若當前進程的ID與最近一次訪問硬件設(shè)備的進程的ID不相同，在當前進程和最近一次訪問硬件設(shè)備的進程之間進行上下文切換，使當前進程得以使用該硬件設(shè)備。通過上述方式，本發(fā)明能夠在訪問復(fù)雜硬件設(shè)備時，能夠大幅提升用戶模式下驅(qū)動器的性能，又能很好地實現(xiàn)在多任務(wù)環(huán)境下對硬件設(shè)備的隨機安全訪問。
文檔編號G06F9/48GK102693159SQ201210143390
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者孫明勇, 王建 申請人:上海晨思電子科技有限公司, 晨星半導(dǎo)體股份有限公司