專利名稱：Linux操作系統(tǒng)CPU數據收發(fā)包系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及CPU收發(fā)包技術，尤其涉及一種Linux操作系統(tǒng)CPU數據收 發(fā)包系統(tǒng)及方法。
背景技術：
隨著嵌入式產業(yè)的高速發(fā)展，市場上存在很多種嵌入式操作操作系統(tǒng)， 如商業(yè)操作系統(tǒng)VxWorks、pSoS、 WinCE等，以及開源操作系統(tǒng)Linux、uClinux 等。商業(yè)操作系統(tǒng)如VxWorks雖然實時性能好，但需要付費，另外操作系統(tǒng) 代碼對用戶不公開，而Linux是免費、開源的，可以應用在軟實時的設備上， 因此Linux在嵌入式設備的應用越來越廣泛。以前很多嵌入式設備采用了商 業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)，因此從降低成本的角度出發(fā)，需要從這些遺留系統(tǒng)移植 到Linux 。
VxWorks是一種硬實時的嵌入式操作系統(tǒng)，采用實內存模式，所有任務 運行在同 一個地址空間，GDB服務應用程序可以直接訪問底層驅動維護的收 發(fā)包隊列。Linux采用虛擬內存管理，上層應用程序運行在用戶才莫式，底層驅 動和收發(fā)包運行在內核模式，應用程序通過拷貝或映射的方式訪問收發(fā)包隊 列。uClinux是Linux的嵌入式版本，它沒有釆用虛擬內存機制，上層應用程 序可以直接訪問物理內存。
遺留系統(tǒng)從嵌入式實時操作系統(tǒng)(RTOS )移植到Linux，由于兩種操作 系統(tǒng)的內存管理模式不同，目前已有的移植方案都是把收發(fā)包放在Linux內 核實現，然后通過內存拷貝的方式上傳到上層應用程序，這種方式存在數據 的兩次拷貝，因此有必要提出相應的解決辦法來提高系統(tǒng)的實時性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是在于需要提供一種Linux操作系統(tǒng)CPU數 據收發(fā)包系統(tǒng)及方法，以提高直接內存訪問(DMA)硬件上的收發(fā)包效率。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明首先提供了 一種Linux操作系統(tǒng)CPU數 據收發(fā)包系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括直接內存訪問硬件、Linux系統(tǒng)內核、GNU調試 模塊及應用程序模塊，其中
直接內存訪問硬件，以接收并存儲用于GNU調試的調試數據及用于應用 程序的用戶數據，以及將所述GNU調試的調試結果及應用程序的待發(fā)送用戶 數據發(fā)送出去；
Linux系統(tǒng)內核，與所述直接內存訪問硬件相連，所述直接內存訪問硬件 存儲所述調試數據時觸發(fā)中斷，將所述調試數據進行發(fā)送給所述GNU調試模 塊；并將所述GNU調試模塊發(fā)送的調試結果發(fā)送給所述直接內存訪問硬件；
GNU調試模塊，與所述Linux系統(tǒng)內核相連，用于對所述調試數據進行 GNU調試，將GNU調試的調試結果發(fā)送給所述Linux系統(tǒng)內核；及
應用程序模塊，與所述直接內存訪問硬件相連，所述直接內存訪問硬件 存儲有所述用戶數據時，對所述用戶數據進行應用程序處理；需要發(fā)送用戶 數據時將待發(fā)送用戶數據發(fā)送給所述直接內存訪問硬件。
如上所述的系統(tǒng)中，所述直接內存訪問硬件可以包括直接內存訪問硬件 接口、調試接收隊列、調試發(fā)送隊列、應用接收隊列及應用發(fā)送隊列，其中
直接內存訪問硬件接口，用于接收所述調試數據及用戶數據，并將所述 調試結果及待發(fā)送用戶數據發(fā)送出去；
調試接收隊列，與所述直接內存訪問硬件接口相連，用于存儲所述調試 數據；
調試發(fā)送隊列，與所述直接內存訪問硬件接口相連，用于存儲所述調試 結果；
應用接收隊列，與所述直接內存訪問硬件接口相連，用于存儲所述用戶 數據；及
應用發(fā)送隊列，與所述直接內存訪問硬件接口相連，用于存儲所述待發(fā) 送用戶數據。
進一步地，所述Linux系統(tǒng)內核可以進一步用于對所述調試接收隊列及 調試發(fā)送隊列的初始化；所述應用程序^^莫塊可以進一步用于對所述應用接收 隊列及應用發(fā)送隊列的初始化。
如上所述的系統(tǒng)中，所述應用程序才莫塊可以周期查詢所述直接內存訪問 硬件，獲得所述用戶數據的存儲地址，根據所述存儲地址對所述用戶數據進 行所述應用程序處理。
如上所述的系統(tǒng)中，所述Linux系統(tǒng)內核觸發(fā)中斷后，可以進一步對所 述調試數據進行出錯檢查，然后發(fā)送給所述GNU調試模塊。
本發(fā)明還提供了一種Linux操作系統(tǒng)CPU數據收發(fā)包方法，接收并存儲 用于GNU調試的調試數據及用于應用程序的用戶數據；存儲所述調試數據后 觸發(fā)中斷，對所述調試數據進行GNU調試，在所述GNU調試結束之后將調 試結果發(fā)送出去；存儲有所述用戶數據時，對所述用戶數據進行應用程序處理。
如上所述的方法中，可以設置調試接收隊列、調試發(fā)送隊列、應用接收 隊列及應用發(fā)送隊列，分別用于存儲所述調試數據、調試結果、用戶數據及 待發(fā)送用戶數據。
如上所述的方法中，觸發(fā)中斷后，可以進一步對所述調試數據進行出錯 檢查，然后對所迷調試數據進行GNU調試。
如上所述的方法中，對所述用戶數據進行所述應用程序處理的步驟，可 以包括通過周期查詢獲得所述用戶數據的存儲地址，根據所述存儲地址對所 述用戶數據進行所述應用程序處理。
與現有技術相比，本發(fā)明系統(tǒng)可以直接對用戶數據進行處理而不需要經 過Linux系統(tǒng)內核，提高了 DMA硬件上的收發(fā)包效率。此外，本發(fā)明方法從 傳統(tǒng)的嵌入式RTOS應用系統(tǒng)移植到Linux操作系統(tǒng)時，減少代碼移植的工 作量。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)實施例組成示意圖。
圖2是本發(fā)明方法實施例步驟示意圖。
具體實施例方式
以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明 如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現過程能充分理解 并據以實施。
圖1示出了本發(fā)明系統(tǒng)實施例的組成，該系統(tǒng)實施例主要包括直接內存 訪問(DMA)硬件110、 Linux系統(tǒng)內核120、 GNU調試(GNU DeBug， GDB )模塊130及應用程序模塊140，其中
直接內存訪問(DMA)硬件110,通過DMA硬件接口 111完成硬件驅
序的用戶數據；DMA硬件110包括分別用于調試數據接收和發(fā)送的調試接收 隊列112和調試發(fā)送隊列114,以及分別用于用戶數據接收和發(fā)送的應用接 收隊列116和應用發(fā)送隊列118,每個隊列均可根據需要分配多個內存緩沖 區(qū)，本實施例為每個隊列分別設置128個；DMA硬件接口 111所接收的調試 數據存儲到調試接收隊列112,所接收的用戶數據存儲到應用接收隊列116 中；調試發(fā)送隊列114中的調試數據，及應用發(fā)送隊列118中的待發(fā)送用戶 數據，通過DMA硬件接口 lll發(fā)送出去；
Linux系統(tǒng)內核120，通過內核接口 121與DMA硬件110相連，用于對 DMA硬件110中的調試接收隊列112和調試發(fā)送隊列114的初始化，當DMA 硬件接口 111接收到GNU調試數據并存儲到DMA硬件110上的調試接收隊 列112后觸發(fā)中斷，并在中斷處理程序中對調試數據進行出錯檢查等處理后， 把調試數據交給Linux系統(tǒng)內核120中的網絡協(xié)議子系統(tǒng)122;網絡協(xié)議子系 統(tǒng)122對調試數據進行緩沖區(qū)分配等處理，通過用戶空間發(fā)送給GDB模塊 130;
GDB模塊130，通過用戶空間與Linux系統(tǒng)內核120相連，用于對Linux 系統(tǒng)內核120發(fā)送的調試數據進行調試，并在調試結束之后將調試結果返回 給GDB服務應用程序用于顯示狀態(tài)和結果等，然后將調試結果通過系統(tǒng)調用 拷貝到內核空間，反饋給Linux系統(tǒng)內核120中的網絡協(xié)議子系統(tǒng)122，并經
由Linux系統(tǒng)內核120發(fā)送到DMA硬件110中的調試發(fā)送隊列114，再由 DMA硬件接口 111發(fā)送出去；
應用程序模塊140,其中的上層用戶應用程序可以直接訪問物理內存， 通過應用程序模塊141連接DMA硬件110,由應用程序初始化DMA硬件110 中的應用接收隊列116和應用發(fā)送隊列118;應用程序才莫塊140周期查詢應 用接收隊列116, DMA硬件110接收到用戶數據并存儲到應用接收隊列116 后，獲得用戶數據的存儲地址，不需要拷貝內存直接把用戶數據的存儲地址 發(fā)送給應用程序，由應用程序根據存儲地址對用戶數據進行應用程序處理； 當應用程序需要向外發(fā)送待發(fā)送用戶數據時，通過應用程序接口 141直接把 待發(fā)送用戶數據存儲到應用發(fā)送隊列118中，經由DMA硬件接口 111發(fā)送 出去。
圖2示出了本發(fā)明方法實施例的步驟流程，該方法實施例主要包括如下 步驟
步驟210, DMA硬件110接收用于GNU調試的調試數據及用于應用程 序的用戶數據，分別將調試數據及用戶數據存儲到調試接收隊列112及應用 接收隊列116;
步驟220，DMA硬件IIO接收到調試數據并存儲到調試接收隊列112后， Linux系統(tǒng)內核120觸發(fā)中斷，在中斷處理程序中對調試數據進行出錯檢查等 處理后，由網絡協(xié)議子系統(tǒng)122進行緩沖區(qū)分配等處理；
步驟230， GDB模塊130對網絡協(xié)議子系統(tǒng)122進行緩沖區(qū)分配等處理 后的調試數據進行調試，在調試結束之后將調試結果返回給GDB服務應用程 序以顯示狀態(tài)和結果等；
步驟240， GDB模塊130將調試結果反饋給網絡協(xié)議子系統(tǒng)122，并由 Linux系統(tǒng)內核120發(fā)送到DMA硬件110中的調試發(fā)送隊列114，由DMA 硬件接口 111發(fā)送出去；
步驟270，在執(zhí)行步驟220的同時，應用程序i^莫塊140周期查詢應用接 收隊列116，在查詢到應用接收隊列116中存儲有用戶數據后獲得用戶數據
的存儲地址；
步驟280,應用程序根據用戶數據的存儲地址對用戶數據進行應用程序 處理；
步驟290,應用程序需要發(fā)送用戶數據時，通過應用程序接口 141直接 把用戶數據存儲到應用發(fā)送隊列118中，經由DMA硬件接口 111發(fā)送出去。
與現有技術相比，本發(fā)明通過硬件機制對數據進行分類處理，擺脫了 Linux內核的限制，可以直接對用戶數據進行處理而不需要經過Linux系統(tǒng)內 核，提高了用戶數據的處理效率，因此DMA硬件上的收發(fā)包效率得以明顯 提高。此外，本發(fā)明還提供了一種從傳統(tǒng)的嵌入式RTOS應用系統(tǒng)移植到 Linux操作系統(tǒng)的一種方法，通過這種方法，減少代碼移植的工作量。
雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便于理解本 發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術領域內 的技術人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的 形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所 附的權利要求書所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種Linux操作系統(tǒng)CPU數據收發(fā)包系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括直接內存訪問硬件、Linux系統(tǒng)內核、GNU調試模塊及應用程序模塊，其中直接內存訪問硬件，以接收并存儲用于GNU調試的調試數據及用于應用程序的用戶數據，以及將所述GNU調試的調試結果及應用程序的待發(fā)送用戶數據發(fā)送出去；Linux系統(tǒng)內核，與所述直接內存訪問硬件相連，所述直接內存訪問硬件存儲所述調試數據時觸發(fā)中斷，將所述調試數據進行發(fā)送給所述GNU調試模塊；并將所述GNU調試模塊發(fā)送的調試結果發(fā)送給所述直接內存訪問硬件；GNU調試模塊，與所述Linux系統(tǒng)內核相連，用于對所述調試數據進行GNU調試，將GNU調試的調試結果發(fā)送給所述Linux系統(tǒng)內核；及應用程序模塊，與所述直接內存訪問硬件相連，所述直接內存訪問硬件存儲有所述用戶數據時，對所述用戶數據進行應用程序處理；需要發(fā)送用戶數據時將待發(fā)送用戶數據發(fā)送給所述直接內存訪問硬件。
2、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述直接內存訪問硬件包括 直接內存訪問硬件接口、調試接收隊列、調試發(fā)送隊列、應用接收隊列及應 用發(fā)送隊列，其中直接內存訪問硬件接口，用于接收所述調試數據及用戶數據，并將所述 調試結果及待發(fā)送用戶數據發(fā)送出去；調試接收隊列，與所述直接內存訪問硬件接口相連，用于存儲所述調試 數據；調試發(fā)送隊列，與所述直接內存訪問硬件接口相連，用于存儲所述調試 結果；應用接收隊列，與所述直接內存訪問硬件接口相連，用于存儲所述用戶 數據；及應用發(fā)送隊列，與所述直接內存訪問硬件接口相連，用于存儲所述待發(fā) 送用戶數據。
3、 如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述Linux系統(tǒng)內核進一步用于對所述調試接收隊列及調試發(fā)送隊列的 初始化；所述應用程序才莫塊進一步用于對所述應用接收隊列及應用發(fā)送隊列的初 始化。
4、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述應用程序才莫塊周期查詢所述直接內存訪問硬件，獲得所述用戶數據 的存儲地址，根據所述存儲地址對所述用戶數據進行所述應用程序處理。
5、 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述Linux系統(tǒng)內核觸發(fā)中斷后，進一步對所述調試數據進行出錯檢查， 然后發(fā)送給所述GNU調試模塊。
6、 一種Linux操作系統(tǒng)CPU數據收發(fā)包方法，其特征在于，接收并存 儲用于GNU調試的調試數據及用于應用程序的用戶數據；存儲所述調試數據 后觸發(fā)中斷，對所述調試數據進行GNU調試，在所述GNU調試結束之后將 調試結果發(fā)送出去；存儲有所述用戶數據時，對所述用戶數據進行應用程序 處理。
7、 如權利要求6所述的方法，其特征在于設置調試接收隊列、調試發(fā)送隊列、應用接收隊列及應用發(fā)送隊列，分 別用于存儲所述調試數據、調試結果、用戶數據及待發(fā)送用戶數據。
8、 如權利要求6所述的方法，其特征在于觸發(fā)中斷后，進一步對所述調試數據進行出錯檢查，然后對所述調試數 據進行GNU調試。
9、 如權利要求6所述的方法，其特征在于對所述用戶數據進行所述應用程序處理的步驟，包括通過周期查詢獲得 所述用戶數據的存儲地址，根據所述存儲地址對所述用戶數據進行所述應用 程序處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Linux操作系統(tǒng)CPU數據收發(fā)包系統(tǒng)及方法，以提高直接內存訪問(DMA)硬件上的收發(fā)包效率。其中該方法主要包括接收并存儲用于GNU調試的調試數據及用于應用程序的用戶數據；存儲所述調試數據后觸發(fā)中斷，對所述調試數據進行GNU調試，在所述GNU調試結束之后將調試結果發(fā)送出去；存儲有所述用戶數據時，對所述用戶數據進行應用程序處理。本發(fā)明提高了DMA硬件上的收發(fā)包效率，從傳統(tǒng)的嵌入式RTOS應用系統(tǒng)移植到Linux操作系統(tǒng)時，減少代碼移植的工作量。
文檔編號G06F9/54GK101369236SQ20081021177
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權日2008年9月23日
發(fā)明者張君輝, 羅友松 申請人:中興通訊股份有限公司