Universidad Politécnica de Madrid Departamento de Arquitectura y Tecnología de Sistemas Informáticos FACULTAD DE INFORMÁTICA. Práctica Voluntaria

Transcripción

1 Universidad Politécnica de Madrid Departamento de Arquitectura y Tecnología de Sistemas Informáticos FACULTAD DE INFORMÁTICA Práctica Voluntaria Sistemas Operativos 5º (Plan 83) Curso 1999/2000 Módulo manejador del puerto paralelo, para controlar una tarjeta de entradas y salidas digitales en LINUX Profesor: Francisco Manuel SANCHEZ MORENO Resumen En el presente documento se describe las tareas que debe seguir el alumno para la realización de la práctica voluntaria correspondiente al tema de entradas y salidas de la asignatura de Sistemas Operativos de 5º, plan 83. Palabras clave Manejador, LINUX, Entradas y Salidas Marzo 2000 '$76,830 F.I. t Campus de Montegancedo t Boadilla del Monte t Madrid t ESPAÑA t Tel: t Fax: t

2 ËQGLFH 'HVDUUROORGHXQPDQHMDGRU/,18;BBBBBBBB 2EMHWLYRV BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB (TXLSRVDXWLOL]DU BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB 3OD]RGHHQWUHJD\FDOLILFDFLyQBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB 'HVDUUROORGHODSUiFWLFD BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB,QIRUPDFLyQDGLFLRQDO BBBBBBBBBBBBBBBBBBB %LEOLRJUDItD BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB 'HVFULSFLyQGHOPRGXORKDUGZDUH BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB Puerto paralelo Tarjeta de entrada-salida digital 6

3 'HVDUUROORGHXQPDQHMDGRU/,18; 2EMHWLYRV Esta práctica voluntaria consiste en la creación de un manejador en LINUX para un módulo electrónico que se conecta al puerto paralelo y que permite gobernar desde el computador 32 entradas y 32 salidas digitales. El alumno deberá realizar el módulo manejador así como las librerías necesarias para que el usuario pueda desarrollar aplicaciones para este dispositivo de E/S. La realización de esta práctica pretende los siguientes objetivos: 1. Introducir al alumno de quinto curso de la asignatura de sistemas operativos en el uso de los mecanismos de entrada y salida de los computadores, haciendo la E/S no sea algo teórico del sistema operativo, sino algo tangible con lo que se pueda experimentar. 2. Para ello el alumno deberá ser capaz de estudiar un hardware concreto y muy versátil, y realizar el manejador para un sistema operativo tan popular como LINUX. 3. Además, se deberá desarrollar una librería en lenguaje C que realice operaciones de entrada y salida sobre el dispositivo puerto paralelo para controlar una tarjeta que dispone de 32 interruptores (entradas) y 32 diodos leds (salidas) (TXLSRVDXWLOL]DU Para la realización de la práctica hacen falta dos elementos, un computador con sistema operativo LINUX y la tarjeta de entradas y salidas digitales. Ya que para instalar un módulo driver en LINUX hay que entrar en un computador como superusuario, esto imposibilita que la práctica se pueda desarrollar en las máquinas del centro de cálculo. Como la mayoría de alumnos disponen de ordenador personal en casa, se emplaza a que la práctica se realice en estos. Pese a que la práctica sea voluntaria, se tiene que dar posibilidad de realizarla a los alumnos que no dispongan de ordenador personal, así que estos se deberán poner en contacto con el profesor de la asignatura, que pondrá a su disposición una máquina. Esta será compartida por todos los alumnos que deseen hacer la práctica, y servirá también para la evaluación de las prácticas. El módulo de E/S será proporcionado por el profesor en el computador que se habilite para probar la práctica. Los fines de semana el modulo se lo podrá llevar a casa el alumno que lo solicite, pero deberá permanecer aquí en la facultad los días de diario. El reparto de que fin de semana se lo lleva cada alumno lo decidirá el profesor (será FIFO), intentando que pase por todas las manos. Si alguien es hardwarero y desea realizarse su propia placa, se suministra en el documento que describe el módulo, el esquema y el listado de componentes. Se pondrá a disposición del alumno las placas del circuito impreso. Pag 3

4 Sistemas Operativos de 5º 3OD]RGHHQWUHJD\FDOLILFDFLyQ Dado que la práctica es voluntaria y su función es que el alumno aprenda, se dará todas las facilidades posibles para que la práctica pueda ser realizada. Esto significa que la fecha máxima será un día antes de que el profesor tenga que presentar las actas en secretaría. El profesor debe entregar las actas dos semanas después de la celebración del examen. Así si el alumno aprueba la asignatura en Junio, deberá entregarse hasta dos semanas después de la fecha del examen de Junio, y se aprueba en Septiembre, hasta dos semana después de la fecha del examen de Septiembre. La realización de la práctica voluntaria afectará únicamente en incrementar la calificación final de la asignatura. El incremento sobre la nota final será determinado según el criterio de los profesores de la asignatura, pudiendo llegar hasta la matricula de honor. Para que la realización de esta práctica incremente la nota final, se deberá aprobar la asignatura con las condiciones que se especifican en el cuadernillo de practicas. En el caso de no aprobar, no habrá que volver a realizar la práctica voluntaria para que se produzca la subida de nota. Dado que solamente se puede poner un número limitado de matrículas de honor (5% del número de alumnos de la asignatura), en el caso de superar este númer los trabajos presentados, solamente alcanzarán esta calificación según criterio del profesor, los mejores trabajos y los mejores documentados, así como los alumnos que mejores notas hayan sacado en el resto de prácticas obligatorias y en el examen. 'HVDUUROORGHODSUiFWLFD El alumno deberá entregar el código fuente del manejador, compilarlo e instalarlo en presencia del profesor de la asignatura. Así mismo deberá entregar el código fuente en C o C++ de las librerías para desarrollar aplicaciones de usuario y el código fuente de un programa de usuario que demuestre el correcto funcionamiento del manejador. Todo deberá ser compilado en presencia del profesor. El programa de usuario será un demostrador que informe del estado de cualquiera de las 32 entradas y de las 32 salidas, y con el cual el usuario sea capaz de modificar el estado de cualquiera de las 32 salidas. El alumno deberá además entregar una memoria, preferiblemente escrita en html, en la que se explique el desarrollo de la práctica con los siguientes puntos (se da cierta flexibilidad en el título de estos puntos): Datos del alumno (nombre, número de matrícula y ) Descripción general de la práctica Descripción del hardware Tareas del manejador Realización del manejador Instalación del manejador Librerías para realizar aplicaciones de usuario Ejemplo de aplicación Valoración personal Bibliografía y punteros a internet Pag 4 Práctica Voluntaria

5 Modulo manejador del puerto paralelo para controlar una tarjeta de E/S digitales en LINUX,QIRUPDFLyQDGLFLRQDO %LEOLRJUDItD En la página web de la asignatura ( se irá poniendo toda la información necesaria para que el alumno pueda realizar esta práctica. No obstante el alumno puede y debe documentarse adecuadamente mediante libros o buscando documentos ó URL en internet. 'HVFULSFLyQGHOPRGXORKDUGZDUH En este apartado se describe el hardware aunque existe un documento en la página web de la asignatura que explica algo mas en detalle el módulo de E/S. 3XHUWRSDUDOHOR Un PC dispone de tres zonas en el espacio de direcciones de entrada-salida para controlar puertos paralelos. Estas direcciones son en hexadecimal: 3BC 3BF Puerto paralelo en la tarjeta MDA F Primer puerto paralelo F Segundo puerto paralelo Por defecto se usa la zona de direcciones del primer puerto paralelo. A su vez cada zona de direcciones de un puerto paralelo dispone de tres registros (puertos físicos): 'DWRV>K@ Son las 8 líneas con las que se envían los datos al exterior. Son líneas de sólo escritura. (VWDGR>K@ Son líneas por las cuales se comunica el estado de la impresora al PC. Son líneas de sólo lectura. BIT SIGNIFICADO b7 Busy b6 ACK. Acknowledge b5 PE (Sin papel) b4 SLCT. (On line) b3 ERROR b2 0 b1 0 b0 0 OJO: El bit 7 Busy es negado internamente por la lógica del puerto. Pag 5

6 Sistemas Operativos de 5º Sirve para el control de la impresora y el hardware. BIT SIGNIFICADO b7 --- b6 --- b5 --- b4 Busy b3 ACK b2 PE b1 SLCT b0 ERROR 7DUMHWDGHHQWUDGDVDOLGDGLJLWDO La tarjeta es una interfase de adaptación que permite a un computador personal obtener el estado de 32 entradas digitales, así como modificar el estado de 32 salidas digitales a través del puerto paralelo. El puerto paralelo fue diseñado para suministrar datos desde el PC a otros periféricos, utiliza como unidad básica de información el byte (8 bits). Aunque está pensado para transmitir, es posible utilizar el puerto de Estado para recibir. La tarjeta diseñada consta de cinco bloques fundamentales: 1. Adaptación de los niveles de las salidas. 2. Adaptación de los niveles de las entradas. 3. Módulo de control. Se encarga de controlar si la operación a realizar es de salida o de entrada y que grupo de salidas o entradas están activos en ese instante. 4. Módulo de las etapas de salida. Se encarga de activar y visualizar las salidas correspondientes, así como de mantener su valor. 5. Módulo de las etapas de entrada. Se encarga de visualizar y capturar el valor de las entradas correspondientes. Para esta práctica las salidas no están conectadas y se observará su valor en los diodos leds de visualización. De las 32 posibles entradas, ocho disponen de un interruptor que al cerrarse lleva la tensión adecuada a la entrada y el diodo rojo asociado se encenderá. 2SHUDFLyQGHHVFULWXUD La escritura se realiza sobre un grupo de cuatro salidas, (no es posible escribir de forma individual). En el puerto de Datos se pondrá: b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0. Donde: b7: Será 0 para indicar la escritura b6 b5 b4 Indican el grupo del 0 al 7 que queremos escribir. b3 b2 b1 b0 Indican los cuatro bits (salidas) que queremos escribir 2SHUDFLyQGHOHFWXUD La lectura se realiza sobre un grupo de cuatro entradas, (no es posible leer de forma individual). En el puerto de Datos se pondrá: b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0. Donde: b7: Será 1 para indicar la lectura b6 b5 b4 Indican el grupo del 0 al 7 que queremos leer. b3 b2 b1 b0 Sin significado. A continuación en el puerto de Estado se recibirá: b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0. Donde: Pag 6 Práctica Voluntaria

7 Modulo manejador del puerto paralelo para controlar una tarjeta de E/S digitales en LINUX Direcciones b7 b6 b5 b4 Son los cuatro bits (entradas) que queremos leer b3 b2 b1 b0 Sin significado En las operaciones de escritura no coincide el orden físico de los grupos con su número. La relación es la siguiente: NÚMERO ORDEN Los interruptores de entrada corresponden a las siguientes entradas: INTERRUPTOR I0 I1 I2 I3 I IC ENTRADA En el proceso de escritura la electrónica utilizada (latchs) y el método de conmutación produce un efecto no deseado: antes de escribir el nuevo grupo se escribe en el último grupo seleccionado (primero se escribe y luego se conmuta). Para corregir este efecto se deben realizar dos escrituras: una en el grupo nuevo con el valor viejo y otra en el grupo nuevo con el valor nuevo. Pag 7

8 '$76,830 FACULTAD DE INFORMÁTICA Departamento de Arquitectura y Tecnología de Sistemas Informáticos Universidad Politécnica de Madrid Campus de Montegancedo Boadilla del Monte Madrid ESPAÑA Telf: Fax: