PDF de programación - Prácticas de Periféricos Interfaces y Buses

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

Prácticas de

Periféricos Interfaces y Buses

3er Curso de Ingeniería Informática

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

1

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

2

Práctica 1: Gestión de drivers de
dispositivos - cola circular

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

Objetivos:
• Practicar la instalación, desinstalación y uso de drivers de

dispositivos en Linux

Descripción:
• Modificar el ejemplo de buffer virtual visto en clase para que se
comporte como un cola circular de caracteres en que se puede
escribir hasta que se llene y se puede leer hasta que se vacíe.

• Se pueden realizar operaciones de lectura y escritura con

tamaños arbitrarios.

• Realizar las pruebas de instalación y desinstalación del driver

comprobando los resultados.

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

3

Práctica 1: Gestión de drivers de
dispositivos - cola circular (cont.)

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

• Realizar dos programas de prueba:

- uno para enviar al driver los datos introducidos por el usuario (en

un lazo hasta que decida terminar)

- el otro para obtenerlos y pintarlos en pantalla pidiendo al usuario

la cantidad de caracteres que quiere leer.

• Ejecutar los programas desde dos terminales diferentes

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

4

Práctica 2: Dispositivos o modos de
funcionamiento múltiples

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

Objetivos:
• Practicar el desarrollo de drivers de dispositivos en los que

existen diferentes subunidades o subfunciones.

Descripción:
• Añadir a la cola circular de la práctica 1 un segundo modo de

funcionamiento en el que la operación de lectura devuelva
siempre un número de caracteres fijo (por ejemplo 5).

• Para ello utilizar dos números menores, uno asociado a cada

comportamiento de la cola.

• Realizar las dos posibles implementaciones descritas a

continuación:

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

5

Práctica 2: Dispositivos o modos de
funcionamiento múltiples (cont.)

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

1. Modificar el comportamiento del driver eligiendo el modo de
funcionamiento según el número menor en la operación open
2. Hacer dos conjuntos de operaciones e instalarlas como dispo-
sitivos de caracteres diferentes (desde la misma función de ins-
talación del módulo)

• Realizar pruebas con los programas de la práctica 1 en los que

haya un escritor y dos lectores (uno en cada modo)

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

6

Práctica 3: Control de la concurrencia
en los drivers

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

Objetivos
• Experimentar con la concurrencia en los drivers mediante el

control del acceso y mediante el uso de mecanismos de
sincronización en los datos.

Descripción
• Modificar el driver de la práctica 1 para controlar la concurrencia

de dos modos:
- controlando el acceso en el open no permitiendo la apertura por

más de un proceso

- controlando las estructuras de datos internas con mecanismos de

acceso a las secciones críticas (la cola será un recurso
compartido)

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

7

Práctica 3: Control de la concurrencia
en los drivers

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

• Realizar dos programas de prueba:

- uno que escriba periodicamente los datos pasados por el usuario

al inicio

- otro que lea datos periodicamente y los muestre en pantalla

• Realizar pruebas con varios procesos leyendo y varios

escribiendo (desde diferentes terminales):
- probar que el driver con control de la concurrencia no falla
- verificar que los programas de prueba fallan con el driver de la

práctica 1 (forzar si es necesario artificialmente las condiciones de
fallo)

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

8

Práctica 4: Programación del puerto
serie

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

Objetivos
• Experimentar con la programación del puerto serie y el uso de

interrupciones

Descripción
• Modificar el driver del puerto serie visto en clase para que utilice
la cola circular implementada en la práctica 1 con las siguientes
características:
- en las colas sólo se gestionarán mensajes completos identificados

por cada llamada individual a read o write

- hay que tener en cuenta que ahora habrá dos colas cuyo uso se

debe sincronizar con el manejador de interrupción

- por otro lado, también hay que tener en cuenta el acceso

concurrente a las operaciones de lectura y escritura del driver

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

9

Práctica 4: Programación del puerto
serie (cont.)

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

• Para la identificación de un mensaje se deben añadir caracteres

especiales de comienzo y finalización en el momento de la
escritura; usar el siguiente protocolo:
- STX (0x02) para el comienzo
- ETX (0x03) para la finalización

• Realizar programas de prueba en los que se pueda comprobar:

- el correcto funcionamiento de la transmisión y recepción de los

mensajes

- el correcto funcionamiento de los accesos concurrentes a las

operaciones de lectura y escritura

- utilizar velocidades de transmisión bajas para hacer pruebas en

lazo cerrado

• Realizar pruebas por parejas con los drivers y programas de

cada cual para comprobar que todo sigue funcionando bien

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

10

Práctica 5: Gestión de dispositivos en
sistemas mínimos

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

Objetivos
• Practicar la instalación, desinstalación y uso de drivers de

dispositivos en MaRTE OS

Descripción
• Adaptar la cola circular de caracteres desarrollada en la práctica
1 al entorno de programación de drivers del sistema operativo
MaRTE

• Realizar un programa de prueba que en un lazo

- escriba un mensaje dado por el usuario
- y después lea el número de caracteres indicado por el mismo

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

11

Práctica 5: Gestión de dispositivos en
sistemas mínimos (cont.)

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

• Opcionalmente, adaptar los programas de prueba de la práctica
1 para que funcionen en el entorno monoproceso de MaRTE OS:
-

integrar el código de los programas de prueba en threads de
MaRTE OS, creando posteriormente los que sean necesarios

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

12

Práctica 6: Programación de drivers en
sistemas heterogéneos

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

Objetivos
• Experimentar la programación de drivers para la interconexión

de dos sistemas diferentes

Descripción
• Adaptar el driver del puerto serie realizado en la práctica 4 al

sistema operativo MaRTE

• Utilizar los programas de prueba realizados en la práctica 4 para

realizar las pruebas de integración
- comunicación de los dos sistemas Linux/MaRTE OS con

transmisión y recepción simultánea

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

13

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

14

Práctica 7: Programación de
dispositivos PCI

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

Objetivos
• Experimentar con la programación de dispositivos conectados

al bus PCI, con interfaces de entradas y salidas analógicas y
digitales y con la operación ioctl

Descripción
• Realizar un sistema de muestreo y reconstrucción de una señal

analógica utilizando la tarjeta PCI-9111

• Escribir un driver sencillo:

- capaz de digitalizar el valor de la señal de entrada como un

comando de la operación ioctl

- capaz de establecer el valor de la señal analógica de salida también

como un comando de la operación ioctl

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

15

Práctica 7: Programación de
dispositivos PCI (cont.)

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

• Escribir un programa de aplicación que a petición del usuario:

-

tome un número determinado de muestras de una señal analógica
de audio

- reproduzca la señal almacenada que previamente se ha

digitalizado

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

16

Práctica 8: Digitalización y
reproducción remota de señales

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

Objetivos
• Realizar una aplicación completa en la que se experimente con
los drivers programados en el desarrollo de la asignatura, para
determinar su posibilidad de uso y detectar posible deficiencias
de diseño, implementación, etc.

Descripción

Realizar una aplicación capaz de llevar a cabo las siguientes
actividades:
• Muestreo de una señal analógica utilizando la tarjeta PCI-9111

(en el sistema Linux)

• Envío de cada dato muestreado al sistema MaRTE a través del

puerto serie

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS

© J. Javier Gutiérrez, Julio Medina

19/ma/09

17

Práctica 8: Digitalización y
reproducción remota de señales (cont.)

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

• Reproducción del dato recibido en el sistema MaRTE utilizando

la tarjeta de salidas analógicas PCM-3712

La aplicación debe permitir ajustar la frecuencia a la que se quiere
muestrear la señal

Utilizar el programa para muestrear/reproducir señales de audio

Verificar la frecuencia máxima de operación así como la calidad de
la reproducción conseguida a diferentes frecuencias de operación

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACUL