Роб Кёртен - Введение в QNX/Neutrino 2. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX Realtime Platform

• Название: Введение в QNX/Neutrino 2. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX Realtime Platform
• Автор: Роб Кёртен
• Издательство: Петрополис
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2001
• ISBN: 5-94656-025-9

Книга "Введение в QNX/Neutrino 2» откроет перед вами в мельчайших подробностях все секреты ОСРВ нового поколения от компании QNX Software Systems Ltd (QSSL) — QNX/Neutrino 2. Книга написана в непринужденной манере, легким для чтения и понимания стилем, и поможет любому, от начинающих программистов до опытных системотехников, получить необходимые начальные знания для проектирования надежных систем реального времени, от встраиваемых управляющих приложений до распределенных сетевых вычислительных систем

В книге подробно описаны основные составляющие ОС QNX/Neutrino и их взаимосвязи. В частности, уделено особое внимание следующим темам:

• обмен сообщениями: принципы функционирования и основы применения;

• процессы и потоки: базовые концепции, предостережения и рекомендации;

• таймеры: организация периодических событий в программах;

• администраторы ресурсов: все, что относится к программированию драйверов устройств;

• прерывания: рекомендации по эффективной обработке.

В книге представлено множество проверенных примеров кода, подробных разъяснений и рисунков, которые помогут вам детально вникнуть в и излагаемый материал. Примеры кода и обновления к ним также можно найти на веб-сайте автора данной книги, www.parse.com.

---

  off = xoffset->offset;

 } else if (xtype == _IO_XTYPE_NONE) {

  off = ocb->offset;

  start_data_offset = sizeof(msg->i);

 } else {

  // Неизвестный тип; игнорировать

  return (ENOSYS);

 }

 // 2) Выделить достаточно большой буфер для данных

 nbytes = msg->i.nbytes;

 if ((buffer = malloc(nbytes)) == NULL) {

  return (ENOMEM);

 }

 // 3) Считать данные от клиента (возможно, повторно)

 if (resmgr_msgread(ctp, buffer, nbytes,

  start_data_offset) == -1) {

  free(buffer);

  return (errno);

 }

 // 4) Сделать что-нибудь с данными

 process_data(off, buffer, nbytes);

 // 5) Освободить память буфера

 free(buffer);

 // 6) Установить, сколько байт должна возвращать

 // клиентская функция «write»

 _IO_SET_WRITE_NBYTES(ctp, nbytes);

 // 7) Если данные записаны, обновить структуры

 // данных POSIX и смещение OCB

 if (nbytes) {

  ocb->attr->flags |=

   IOFUNC_ATTR_MTIME | IОFUNC_ATTR_DIRTY_TIME;

  if (xtype == _IO_XTYPE_NONE) {

   ocb->offset += nbytes;

  }

 }

 // 8) Пусть библиотека сама ответит, что все в порядке

 return (EOK);

}

Как вы видите, некоторые начальные действия идентичны таковым из примера функции io_read() — функция iofunc_write_verify() аналогична функции iofunc_read_verify(), и проверка переопределения xtype выполняется точно также.

Этап 1

Здесь мы выполняем обработку переопределения xtype, в значительной степени аналогичную примеру с io_read() — за исключением того, что смещение не сохраняется в поле структуры входящего сообщения. Причина этого состоит в том, что обычной практикой для определения начального адреса поступающих от клиента данных является использование размера структуры входящего сообщения. Мы предпринимаем дополнительные усилия, чтобы удостовериться, что смещение начала данных (doffset) в коде обработки xtype является корректным.

Этап 2

Здесь мы выделяем буфер, достаточный для размещения в нем данных. Число байт, которые клиент собирается записать, представлено нам в поле nbytes объединения msg, оно заполняется автоматически Си-библиотекой клиента в коде функции write(). Отметим, что у нас недостаточно памяти для обработки запроса malloc(), мы возвращаем клиенту ENOMEM, чтобы он знал, почему его запрос потерпел неудачу.

Этап 3

Здесь мы применяем вспомогательную функцию resmgr_msgread() для считывания всего объема данных от клиента непосредственно в только что выделенный для этого буфер. В большинстве случаев здесь вполне сошла бы функция MsgRead(), но в случаях, когда сообщение является частью составного сообщения, функция resmgr_msgread() выполни для нас еще и соответствующие «магические» действия (о том, почему это надо, см. раздел «Составные сообщения»). Параметры функции resmgr_msgread() довольно очевидны: мы передаем ей указатель на внутренний контекстный блок (ctp), буфер, в который мы хотим поместить данные (buffer), и число байт, которые мы хотим считать (поле nbytes объединения msg). Последний параметр — это смещение, которое мы вычислили ранее, на этапе 1. Смещение реально позволяет пропустить заголовок, помещенный туда функцией write() клиентской Си-библиотеки, и сразу перейти к данным. Здесь возникает два интересных момента:

• мы могли бы взять произвольное смещение, чтобы считывать любые фрагменты данных в любом порядке, как нам заблагорассудится;

• мы могли бы использовать функцию resmgr_msgreadv() (обратите внимание на символ «V» в названии) для считывания данных от клиента в вектор ввода/вывода, возможно, описывающий несколько разных буферов, подобно тому, как мы делали с буферами кэша при обсуждении файловых систем в главе «Обмен сообщениями».

Этап 4

Здесь вы можете делать с данными все, что вашей душе угодно — я, например, вызвал некую условную функцию process_data() и передал ей буфер и его размер.

Этап 5

Критически важный этап! Упустить его из виду очень просто, но это неизбежно приведет к «утечкам памяти». Обратите также внимание, как мы позаботились об освобождении памяти в случае неудачи на этапе 3.

Этап 6

Здесь мы используем макрос _IO_SET_WRITE_NBYTES() для сохранения числа записанных байт, которое затем будет передано назад клиенту в качестве значения, возвращаемого функцией write(). Важно отметить, что вы должны возвратить фактическое число байт! От этого зависит судьба клиента.

Этап 7

Пришло время навести лоск для функций stat(), lseek() и последующих write(), аналогично тому, как мы это делали в нашей io_read() (и опять мы изменяем смещение в ocb только в том случае, если это не сообщение типа _IO_XTYPE_OFFSET). Однако, поскольку мы выполняем запись в устройство, мы используем при этом константу IOFUNC_ATTR_MTIME вместо константы IOFUNC_ATTR_ATIME. Флаг MTIME означает «время модификации» (modification time) — функция write() определенно его изменяет.

Этап 8

Последний этап прост: мы возвращаем константу EOK, которая сообщает библиотеке администратора ресурсов, что она должна ответить клиенту. Здесь наша работа закончена. Библиотека администратора ресурсов использует в ответе данные о числе записанных байт, которые мы сохранили с помощью макроса IO_SET_WRITE_NBYTES(), и разблокирует клиента. Клиентская функция write() возвратит число байт, записанное нашим устройством.

Простой пример функции io_devctl()

Клиентский вызов devctl() формально определен так:

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

#include <devctl.h>

int devctl(int fd, int dcmd, void *dev_data_ptr,

 size_t nbytes, int *dev_info_ptr);

Прежде чем рассматривать эту функцию с позиций администратора ресурсов, надо сначала понять, что это за зверь. Функция devctl() применяется для «нестандартных» и «управляющих» операций. Например, вы можете записывать данные в звуковую плату (реальные оцифрованные звуковые фрагменты, которые звуковая плата должна будет конвертировать в аналоговый аудиосигнал) и принять решение об изменении числа каналов от одного (моно) до двух (стерео) или об изменении частоты дискретизации данных от стандарта CD (44.1 кГц) к стандарту DAT (48 кГц). Такие вещи было бы правильно делать при помощи функции devctl(). При написании администратора ресурсов вы можете решить, что вам вообще не нужны никакие devctl(), и что всю необходимую функциональность можно свести к стандартным функциям read() и write(). С другой стороны, вы можете захотеть использовать как вызовы devctl() наряду с вызовами read() и write(), так и только devctl() — это будет зависеть от вашего устройства.

Функция devctl() принимает 5 аргументов:

fd Дескриптор файла администратора ресурсов, которому вы посылаете команду devctl(). dcmd Собственно команда — комбинация из двух разрядов направления обмена данными и 30 разрядов команды (см. ниже). dev_data_ptr Указатель на область данных, которые передаются, принимаются или и то, и другое. nbytes Размер области данных, на которую указывает dev_data_ptr. dev_info_ptr Переменная для дополнительной информации, установку которой может выполнить администратор ресурса.

Двумя старшими разрядами команды dcmd кодируется направление обмена данными, если он вообще имеет место. Подробности см. выше в описании функций ввода/вывода (параграф «io_devctl()»).

Когда администратор ресурсов принимает сообщение _IO_DEVCTL, оно обрабатывается вашей функцией io_devctl(). Ниже представлен очень простой пример, который предполагается использовать для настройки каналов и частоты дискретизации для аудиоустройства, как упоминалось выше.

/*

 * io_devctl1.c

*/

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <errno.h>