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

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Práctica 1: Gestión de drivers de
dispositivos - cola circular

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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.

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

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• 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

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Práctica 2: Dispositivos o modos de
funcionamiento múltiples

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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:

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

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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)

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Práctica 3: Control de la concurrencia
en los drivers

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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)

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Práctica 3: Control de la concurrencia
en los drivers

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• 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)

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Práctica 4: Programación del puerto
serie

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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

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Práctica 4: Programación del puerto
serie (cont.)

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• 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

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Práctica 5: Gestión de dispositivos en
sistemas mínimos

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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

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

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• 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

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Práctica 6: Programación de drivers en
sistemas heterogéneos

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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

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Práctica 7: Programación de
dispositivos PCI

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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

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Práctica 7: Programación de
dispositivos PCI (cont.)

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• 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

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Práctica 8: Digitalización y
reproducción remota de señales

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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

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

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• 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

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FACUL