提高linux下GPIO输入输出效率的系统和方法
【专利摘要】本发明涉及计算机【技术领域】，具体涉及一种提高linux下GPIO输入输出效率的系统和方法。本系统，对嵌入式LINUX车载设备特别是行车记录仪的GPIO使用进行了分类，把输入检测、独立输出控制以及周期输出控制分类抽取出来，分别设计成驱动模块，在内核空间建立通用设备模型，在用户空间建立动态库调用适配接口。极大的降低了系统I/O的调用，提高了系统的效率，保证了硬件平台不变的条件下，内核空间代码的一致性。本方法，将输入检测、独立输出控制以及周期输出控制分类抽取出来，在内核空间建立通用设备模型，在用户空间建立动态库调用适配接口。本发明极大地提高了系统的效率。
【专利说明】提高I inux下GP1输入输出效率的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机【技术领域】，具体涉及一种提高Iinux下GP1输入输出效率的系统和方法。
【背景技术】
[0002]随着嵌入式技术的发展，嵌入式LINUX已经广泛应用在车载设备中特别是行车记录，我们知道行车记录仪需要采集和控制的数字信号很多，一般都有20多个输入检测(点火信号，刹车信号，转向灯信号等)，10多个输出控制(油路电路控制、各种外设的上电、复位控制等)。
[0003]I inux操作系统对系统进行了分层，分为用户空间和内核空间，驱动硬件的驱动程序，运行于内核空间，而应用程序运行于用户空间，应用程序如果要和驱动程序进行交互，需要通调用系统化的I/o接口，进行包括系统模式切换等一系列的处理，代价比较高。
[0004]而在行车记录仪等车载设备中，对各种传感信号的采集都是百毫秒甚至10毫秒级的，如果按照普通的方案针对每个GP1 (通用输入/输出)进行独立管控，那么每秒中需要几十甚至上百次的I/O调用，效率低下。
【发明内容】
[0005]解决上述技术问题，本发明提供了一种提高Iinux下GP1输入输出效率的系统，对嵌入式LINUX车载设备特别是行车记录仪的GP1使用进行了分类，把输入检测、独立输出控制以及周期输出控制分类抽取出来，分别设计成驱动模块，在内核空间建立通用设备模型，在用户空间建立动态库调用适配接口。极大的降低了系统I/O的调用，提高了系统的效率，保证了硬件平台不变的条件下，内核空间代码的一致性。
[0006]本发明还提供了一种提高Iinux下GP1输入输出效率的方法，将输入检测、独立输出控制以及周期输出控制分类抽取出来，在内核空间建立通用设备模型，在用户空间建立动态库调用适配接口。
[0007]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种提高Iinux下GP1输入输出效率的系统，包括设置在内核空间部分的:
弓丨脚复用控制驱动模块，用于对硬件控制的引脚复用控制驱动，用以实现芯片级引脚的复用控制，
芯片级GP1控制模块，用于汇总有效的GP1引脚号，实现对GP1接口的输入输出控制，
输入检测模块，用于定时(比如100MS —次)对输入信号进行采集和处理，并将处理后的稳定的电平信号提供给应用层，
周期输出控制模块，用于实现GP1接口的周期性的输出控制，
直接输出控制模块，用于实现GP1接口的单次性输出控制，
文件接口模块，用于以设备节点的方式统一管理分发应用发起的各种GP1控制操作，并根据功能调用输入检测模块，周期输出控制模块，直接输出控制模块实现具体的输入输出控制，
还包括设置在用户空间部分的:
GP1直接控制模块，用于分类各GP1接口功能，提供输入检测、周期输出控制、直接输出控制的注册，实现GP1引脚号和业务功能的对应关系，提供初始化时GP1的默认值，定时(100MS)读取输入检测模块暂存的各输入信号的状态，
GP1接口封装模块，用于实现具体的GP1的输出控制。
[0008]进一步的，输入检测模块通过一个32位变量来汇总各输入信号的状态，并进行暂存，等待应用层的读取。
[0009]进一步的，周期输出控制模块根据应用设置的高低电平的持续时间、翻转次数进行周期性的控制。
[0010]一种提高Iinux下GP1输入输出效率的方法，包括以下步骤:
将Iinux系统进行分层，分为用户空间和内核空间，在内核空间设置:
弓丨脚复用控制驱动模块，用于对硬件控制的引脚复用控制驱动，用以实现芯片级引脚的复用控制，
芯片级GP1控制模块，用于汇总有效的GP1引脚号，实现对GP1接口的输入输出控制，
输入检测模块，用于定时(比如100MS —次)对输入信号进行采集和处理，并将处理后的稳定的电平信号提供给应用层，
周期输出控制模块，用于实现GP1接口的周期性的输出控制，
直接输出控制模块，用于实现GP1接口的单次性输出控制，
文件接口模块，用于以设备节点的方式统一管理分发应用发起的各种GP1控制操作，并根据功能调用输入检测模块，周期输出控制模块，直接输出控制模块实现具体的输入输出控制，
在用户空间设置:
GP1直接控制模块，用于分类各GP1接口功能，提供输入检测、周期输出控制、直接输出控制的注册，实现GP1引脚号和业务功能的对应关系，提供初始化时GP1的默认值，定时(100MS)读取输入检测模块暂存的各输入信号的状态，
GP1接口封装模块，用于实现具体的GP1的输出控制，其通过函数名的形式向上提供接口，封装了下层的名字信息，提供上次容易识别和理解的接口，比如硬盘的上电掉电接
□O
[0011]进一步的，输入检测模块通过一个32位变量来汇总各输入信号的状态，并进行暂存，等待应用层的读取。
[0012]进一步的，周期输出控制模块根据应用设置的高低电平的持续时间、翻转次数进行周期性的控制。
[0013]本发明通过采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点:
本发明的系统对嵌入式LINUX车载设备特别是行车记录仪的GP1使用进行了分类，把输入检测、独立输出控制以及周期输出控制分类抽取出来，分别设计成驱动模块，在内核空间建立通用设备模型，在用户空间建立动态库调用适配接口。极大的降低了系统I/O的调用，提高了系统的效率，保证了硬件平台不变的条件下，内核空间代码的一致性。
[0014]本发明的方法对GP1空间进行分类和抽象，提取出不变的部分，设计成通用系统模型，对输入输出进行统一管控，降低了系统I/o调用的次数，极大地提高了系统的效率；把变的东西抽象出来设计注册表项，提高了 GP1的可维护性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]现结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0017]作为一个具体的实施例，如图1所示，本发明的一种提高Iinux下GP1输入输出效率的系统，包括设置在内核空间部分的:
弓丨脚复用控制驱动模块，用于对硬件控制的引脚复用控制驱动，用以实现芯片级引脚的复用控制，
芯片级GP1控制模块，用于汇总有效的GP1引脚号，实现对GP1接口的输入输出控制，具有硬件相关性，
输入检测模块，用于定时，比如100MS —次对输入信号进行采集和处理，并将处理后的稳定的电平信号提供给应用层，输入检测模块通过一个32位变量来汇总各输入信号的状态，并进行暂存，等待应用层的读取。
[0018]周期输出控制模块，用于实现GP1接口的周期性的输出控制，周期输出控制模块根据应用设置的高低电平的持续时间、翻转次数进行周期性的控制。比如一闪一闪的指示灯控制，本模块按照应用设置的高低电平的持续时间、翻转次数进行周期性的控制，应用只需一次性的设置好这些参数，具体的实施由本模块完成，直到应用需要更改闪烁方式；
直接输出控制模块，用于实现GP1接口的单次性输出控制，
文件接口模块，用于以设备节点的方式统一管理分发应用发起的各种GP1控制操作，并根据功能调用输入检测模块，周期输出控制模块，直接输出控制模块实现具体的输入输出控制，
驱动的输入检测(sensor)、周期输出控制、直接输出控制，设计成平台无关性，可以看做是“容器”，在没有被应用进行引脚映射之前，没有和硬件有具体的联系。具有不同平台的完全可复用性。
[0019]还包括设置在用户空间部分的:
GP1直接控制模块，用于分类各GP1接口功能，提供输入检测、周期输出控制、直接输出控制的注册，实现GP1引脚号和业务功能的对应关系，提供初始化时GP1的默认值，定时(100MS)读取输入检测模块暂存的各输入信号的状态，
GP1接口封装模块，用于实现具体的GP1的输出控制。
[0020]一种提高Iinux下GP1输入输出效率的方法，包括以下步骤:
将Iinux系统进行分层，分为用户空间和内核空间，在内核空间设置:
弓丨脚复用控制驱动模块，用于对硬件控制的引脚复用控制驱动，用以实现芯片级引脚的复用控制， 芯片级GP1控制模块，用于汇总有效的GP1引脚号，实现对GP1接口的输入输出控制，
输入检测模块，用于定时(比如100MS —次)对输入信号进行采集和处理，并将处理后的稳定的电平信号提供给应用层，输入检测模块通过一个32位变量来汇总各输入信号的状态，并进行暂存，等待应用层的读取。
[0021]周期输出控制模块，用于实现GP1接口的周期性的输出控制，周期输出控制模块根据应用设置的高低电平的持续时间、翻转次数进行周期性的控制。
[0022]直接输出控制模块，用于实现GP1接口的单次性输出控制，
文件接口模块，用于以设备节点的方式统一管理分发应用发起的各种GP1控制操作，并根据功能调用输入检测模块，周期输出控制模块，直接输出控制模块实现具体的输入输出控制，
在用户空间设置:
GP1直接控制模块，用于分类各GP1接口功能，提供输入检测、周期输出控制、直接输出控制的注册，实现GP1引脚号和业务功能的对应关系，提供初始化时GP1的默认值，定时(100MS)读取输入检测模块暂存的各输入信号的状态，
GP1接口封装模块，用于实现具体的GP1的输出控制，其通过函数名的形式向上提供接口，封装了下层的名字信息，提供上层容易识别和理解的接口，比如硬盘的上电掉电接
□O
[0023]void YX_PLT_HDPowerOn(void);
void YX_PLT_HDPowerOff(void);
用户空间部分，实现为动态库，基于线程来实施。
[0024]为了进一步说明本实施例的优点，对效率的提升:下面结合常规方法和本实施例的方法运用具体实例说明。
[0025]常规方法:
假设应用层有4个进程，有20个输入检测GP1信号，3个周期输出控制信号，最小控制周期为100毫秒，如果单独进行驱动控制，则对于20个输入检测信号，单个进程每秒钟需要的I/O调用次数为20 * 6 =120次，4个进程就需要480次，同理对于3个周期输出信号，每秒钟的I/O调用次数为3 * 6 = 18次。那么每秒钟对这些I/O的调用次数为120+18=138次。
[0026]本方法:
由于把输入信号集中在驱动模块中采集滤波，一次性就把整体20个信号读出来，那么每秒钟只需要1/06次，而对于周期性的输出，只需一次控制，在不改变输出周期的情况下，而这种情况也不是很频繁，I/O的调用几乎可以忽略，那么每个进程只需要每秒钟6次的I/O即可以完成。4个进程总共24次I/O调用。
[0027]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种提高Iinux下GP1输入输出效率的系统，其特征在于:包括设置在内核空间部分的: 弓丨脚复用控制驱动模块，用于对硬件控制的引脚复用控制驱动，用以实现芯片级引脚的复用控制， 芯片级GP1控制模块，用于汇总有效的GP1引脚号，实现对GP1接口的输入输出控制， 输入检测模块，用于定时对输入信号进行采集和处理，并将处理后的稳定的电平信号提供给应用层， 周期输出控制模块，用于实现GP1接口的周期性的输出控制， 直接输出控制模块，用于实现GP1接口的单次性输出控制， 文件接口模块，用于以设备节点的方式统一管理分发应用发起的各种GP1控制操作，并根据功能调用输入检测模块，周期输出控制模块，直接输出控制模块实现具体的输入输出控制， 还包括设置在用户空间部分的: GP1直接控制模块，用于分类各GP1接口功能，提供输入检测、周期输出控制、直接输出控制的注册，实现GP1引脚号和业务功能的对应关系，提供初始化时GP1的默认值，定时读取输入检测模块暂存的各输入信号的状态， GP1接口封装模块，用于实现具体的GP1的输出控制。
2.根据权利要求1所述的一种提高Iinux下GP1输入输出效率的系统，其特征在于:输入检测模块通过一个32位变量来汇总各输入信号的状态，并进行暂存，等待应用层的读取。
3.根据权利要求1所述的一种提高Iinux下GP1输入输出效率的系统，其特征在于:周期输出控制模块根据应用设置的高低电平的持续时间、翻转次数进行周期性的控制。
4.一种提高Iinux下GP1输入输出效率的方法，其特征在于，包括以下步骤: 将Iinux系统进行分层，分为用户空间和内核空间，在内核空间设置: 弓丨脚复用控制驱动模块，用于对硬件控制的引脚复用控制驱动，用以实现芯片级引脚的复用控制， 芯片级GP1控制模块，用于汇总有效的GP1引脚号，实现对GP1接口的输入输出控制， 输入检测模块，用于定时对输入信号进行采集和处理，并将处理后的稳定的电平信号提供给应用层， 周期输出控制模块，用于实现GP1接口的周期性的输出控制， 直接输出控制模块，用于实现GP1接口的单次性输出控制， 文件接口模块，用于以设备节点的方式统一管理分发应用发起的各种GP1控制操作，并根据功能调用输入检测模块，周期输出控制模块，直接输出控制模块实现具体的输入输出控制， 在用户空间设置: GP1直接控制模块，用于分类各GP1接口功能，提供输入检测、周期输出控制、直接输出控制的注册，实现GP1引脚号和业务功能的对应关系，提供初始化时GP1的默认值，定时读取输入检测模块暂存的各输入信号的状态， GP1接口封装模块，用于实现具体的GP1的输出控制。
5.根据权利要求4所述的一种提高Iinux下GP1输入输出效率的方法，其特征在于，包括以下步骤:输入检测模块通过一个32位变量来汇总各输入信号的状态，并进行暂存，等待应用层的读取。
6.根据权利要求4所述的一种提高Iinux下GP1输入输出效率的方法，其特征在于，周期输出控制模块根据应用设置的高低电平的持续时间、翻转次数进行周期性的控制。
【文档编号】G06F13/42GK104516853SQ201410800151
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月22日 优先权日:2014年12月22日
【发明者】任赋, 陈华云, 李培明, 郑福弟, 杨磊 申请人:厦门雅迅网络股份有限公司