«Разработка драйвера графического планшета для системы linux» - Дипломная работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 6

Глава 1. СТРУКТУРА LINUX, ПРИНЦИП РАБОТЫ ДРАВЕРОВ. СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ 8

Операционная система на ядре Linux 8

1.2 Свойства ядра Linux 10

1.3 Принцип работы драйверов 11

1.4 Работа драйверов под Linux 13

1.5 Выбор средств проектирования и разработки 18

Глава 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА 22

2.1 Техническое задание 22

2.2 Проектирование системы поддержки периферийных устройств 22

2.3 Структура проектируемой системы 26

Глава 3. РАЗРАБОТКА ДРАЙВЕРА 29

1.1 Разработка 29

1.2 Тестирование 35

1.3 Затраты на проект 3 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37

ЛИТЕРАТУРА 38

ПРИЛОЖЕНИЕ 39

Введение

Актуальность

В настоящее время в России происходит переход всех государственных структур на свободное программное обеспечение (ОС семейства Linux). Данная процедура происходит под руководством Министерства информации и связи и должна завершиться к концу 2021 года. В связи с этим, многие организации и простые пользователи постепенно переводят свое компьютерное оборудование на систему Linux. Такой выбор основывается на более стабильной работе и доступности, так как Linux открытая система, распространяющаяся бесплатно.

Свободное программное обеспечение надёжней в плане безопасности и не несет в себе никаких скрытных затрат. И практически любому коммерческому продукту можно подобрать бесплатную альтернативу.

В результате перехода на систему Linux необходимо обеспечить поддержку специального оборудования. Поэтому необходимо разработать драйвер устройства.

Следовательно, до полного перехода на системы Linux нужно предварительно отладить систему поддержки периферийных устройств. В качестве “испытуемого” будет использоваться графический планшет, который изначально поддерживается только в системах Windows. Для этого будет написан драйвер, реализованный на языке Си.

Разработанную информационную систему в рамках дипломной работы следует считать полноценной программной надстройкой. Но стоит отметить, программная надстройка будет полноценно функционировать на базе другого программного обеспечения.

Целью исследования является разработка драйвера для системы Linux, который будет обеспечивать работу графического планшета.

Разработка будет состоять из нескольких этапов:

1) Предпроектное исследование темы ядра Linux и драйверов

2) Разработка актуального технического задания 

4) Окончательная разработка готового продукта в виде драйвера

Объектом исследования является разработка драйвера для системы Linux.

Предметом исследования является разработка драйвера графического планшета под систему Linux.

В ходе выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Составить техническое задание драйвера

• Спроектировать систему

• Разработать модули программы и оценить работу в целом Практическая ценность состоит в том, что программный драйвер будет поддерживать работу графического планшета в системе Linux, без дополнительных настроек.

Выдержка из текста работы

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА LINUX, ПРИНЦИП РАБОТЫ ДРАВЕРОВ. СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

Операционная система на ядре Linux

Под словом Linux, многие ошибочно принимают за самостоятельную операционную систему. На самом деле, Linux - это ядро. На базе этого ядра функционирует большое количество открытых бесплатных операционных систем. Стоит перечислить наиболее популярные: Debian, Ubuntu, Fedora, OpenSuse, FreeBSD. Занимательно, что и современные мобильные операционные системы работают на ядре Linux. Это Android, Firefox OS, частично IOS, телевизоры с технологией Smart TV.

На базе ядра Linux строят сложные серверные ОС и наоборот, достаточно компактные устройства, как роутеры, маршрутизаторы, устройства из разряда интернет-вещей (internet of things, ЮТ).

Вдобавок, достаточно продвинутые пользователи и компьютерные специалисты, способны сами собрать индивидуальное ядро под конкретные условия (специфичное железо или под узкие цели). Этому способствует открытость ядра и наличие огромного количества инструкций. Но материалов больше на английском языке, нежели на русском. Ядро и её компоненты доступны в открытом виде на специальном сайте kemel.org. На момент написания материала, самая новая версия ядра -5.15 (latest stable kernel: 5.15).

Кроме стабильного ядра Linux, существуют старые версии с долгосрочной поддержкой longterm (в основном получают обновления безопасности), и тестируемые (mainline), которые в будущем перейдут в стадию stable. Существуют особенные патчи для ядра, так называемые pf-kemel, которые увеличивают производительность.

Разумеется, рекомендуется собирать свою систему на стабильном, текущем версии ядра.

Доступ к ядру Линукс проще получать через командную строку. Как и в принципе сама работа на любой ОС Linux. Так как системная консоль - основной

инструмент по настройке системы. Поэтому стоит досконально изучать документацию прежде чем проводить манипуляции в системе.

Рассматривая структуру ядра Linux, ее можно условно разделить на два уровня, как показано на рисунке 1. На верхнем уровне находится пользовательское пространство (пространство приложений). Здесь исполняются приложения пользователя. Под пользовательским пространством располагается пространство ядра. Здесь функционирует ядро Linux. Существует также библиотека GNU С (glibc). Он предоставляет интерфейс системных вызовов, который подключается к ядру и обеспечивает механизм перемещения из приложения пользовательского пространства в ядро.

Заключение

Подведя итоги выполнения выпускной квалификационной работы, можно отметить что поставленная цель выполнена. Также соответственно изучена общая теоретическая часть по разработке драйверов для системы Linux.

Описана предметная область для проектируемой системы, раскрыты основные понятия. Такие как драйвер, система Linux. Составлено техническое задание.

Были получены прикладные знания по программированию на С. Приобретённые базовые знания и навыки будут полезны при реализации схожих проектов.

Разработанная программа является полноценным программным продуктом для операционной системы Linux. Подсчитаны затраты на проект.

Возникшие проблемы при разработке заключались в недостаточности статей о некоторых функциях или сложности в переводе литературы иностранных разработчиков.

Драйвер готов к работе, исходный код останется открытым для его возможного дальнейшего развития.

Список литературы

1. Брукс, Ф. Проектирование процесса проектирования: записки компьютерного эксперта / Ф. Брукс; Пер. с англ. К.А. Птицын. - М.: Вильямс, 2013. - 464 с. ISBN 978-5-8459-1792-8

2. Бирюков, В.В. Введение в систему программирования ОС РВ / В.В. Бирюков, А.В. Рыбаков, Ю.П. Шакула. - М.: Финансы и статистика, 2014. - 192 с. ISBN 978-4-8511-1211-4

3. Болл Red Hat Linux 8/9 Настольная книга пользователя / Болл, Билл и др. - М.: СПб: ДиаСофт, 2015. - 928 с. ISBN 0-672-32588-8

4. Исаев, Г.Н. Проектирование информационных систем: Учебное пособие / Г.Н. Исаев. - М.: Омега-Л, 2013.-424 с. ISBN 978-5-370-02508-2

5. Керниган, Б.В. UNIX - универсальная среда программирования / Б.В. Керниган, Р. Пайк. - М.: Финансы и статистика, 2017. - 304 с. ISBN 5-279-00253-4

6. Колисниченко, Д.Н. Linux. Полное руководство / Д.Н. Колисниченко, Аллен, Питер В. - М.: СПб: Наука и Техника, 2017. - 784 с. ISBN 978-5-7038-3021-5

7. Молоканова, Н.П. Курсовое и дипломное проектирование: Учебное пособие / Н.П. Молоканова. - М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 88 с. ISBN 978-4-10022

8. Собель, М. Linux. Администрирование и системное программирование / М. Собель. - М.: Питер, 2014. - 350 с.978-5-459-00450-2

9. Спольски Джоэл о программировании / Спольски, Джоэл. - М.: СПб: Символ- Плюс, 2015. - 352 с. 5-93286-063-4

10. Linux Device Drivers, Third Edition 2005г. Джонатан Корбет, Александре Рубини, Ерег Кроах-Хартман. Изд ORelly Лицензия: Creative Commons Attribution-NonCommercialShareAlike

11. The Linux Kernel Module Programming Guide Peter Jay Salzman Michael Burian Ori Pomerantz Copyright © 2001 Peter Jay Salzman 2007-05-18 ver 2.6.4

Примечания

Оригинал в pdf