嵌入式系統設計實例(1)(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 要完成環境變量的設置，其代碼如下： !/bin/sh PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/qte/bin LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib:/usr/qte/lib QTDIR=/usr/qte QWS_KEYBOARD=TTY LANG=zh_CN TERMINFO_DIRS=/usr/etc QWS_MOUSE_PROTO= s3c2410ts:/dev/s3c2410ts export PATH LD_LIBRARY_PATH QTDIR QWS_KEYBOARD LANG TERMINFO_DIRS QWS_MOUSE_PROTO 這樣通過運行上面三個腳本文件，整個文件系統被加載，完成了啟動的全過程。 2022年 2月 4日星期五 42 系統驅動程序開發 ? 嵌入式 Linux驅動程序概述 系統調用是操作系統內核與應用程序之間的接口，設備驅動程序是操作系統內核與硬件之間的接口。設備驅動程序為應用程序屏蔽了硬件的細節，這樣在應用程序看來，硬件設備只是一個設備文件，應用程序可以像操作普通文件一樣對硬件設備進行操作，對硬件設備進行打開、關閉、讀寫等操作，它主要完成以下功能 : 1．對設備初始化和釋放 。 2．把數據從內核傳送到硬件和從硬件讀取數據 。 3．讀取應用程序傳送給設備文件的數據和回送應用程序請求的數據 。 4．檢測和處理設備出現的錯誤。 2022年 2月 4日星期五 43 ? Linux系統支持三種類型的硬件設備 :字符設備、塊設備和網絡設備 [22]。字符設備以字節為單位進行數據處理，一般不使用緩存技術，如打印機、鍵盤等；塊設備允許隨機訪問，而且常常使用緩存技術，如軟盤、硬盤、光盤等；網絡設備在 Linux系統中有專門的處理，主要是通過 BSD套接字進行訪問。與字符設備和塊設備相對應的有兩類設備驅動程序，分別稱為字符設備驅動程序和塊設備驅動程序。兩者的主要差別在于：與字符設備有關的系統調用幾乎直接和驅動程序的內部功能結合在一起。而讀、寫數據塊設備則主要和快速緩沖存儲區打交道。只在需要完成實際輸入輸出時，才用到塊設備驅動程序 [23], 如圖 31字符設備和塊設備驅動程序結構框圖所示。 2022年 2月 4日星期五 44 圖 31字符設備和塊設備驅動程序結構框圖 ? 圖 31字符設備和塊設備驅動程序結構框圖 用戶程序驅動程序高速緩存文件系統塊設備系統調用接口字符設備硬件設備2022年 2月 4日星期五 45 智能終端 LCD驅動程序設計 ? 嵌入式水文信息采集智能終端使用 LCD用作顯示終端，智能終端采用的 CPU S3C2410X自帶有 LCD控制器，LCD控制器可支持 STN和 TFT兩種液晶顯示屏，由于在本課題中采用 640 480分辨率的 TFT彩色 LCD，因此在本文只作基于 TFT的 LCD驅動程序的設計。 在設計 LCD驅動程序之前，我們首先應對 S3C2410的 LCD控制器作深入的認識。智能終端 LCD電路原理圖見第二章，對于控制 TFT液晶屏來說，除了給它送視頻資料（ VD[23:0]）以外，還有以下一些信號是必不可少的，分別是： VSYNC（場同步信號）、 HSYNC（行同步信號）、 VCLK（象素時鐘信號）、 VM（數據使能信號）、 LEND/STH(行結束信號 )、LCD_PWREN（電源使能信號）、 nDISP_OFF（ LCD數據顯示開關使能信號） [24]。 S3C2410內部的 LCD控制器的邏輯示意圖如圖 32所示。 2022年 2月 4日星期五 46 圖 32 LCD控制器邏輯圖 ?圖 32 LCD控制器邏輯圖 2022年 2月 4日星期五 47 ? 圖中 REGBANK是 LCD控制器的寄存器組，用來對 LCD控制器的各項參數進行設置 , LCD控制器的功能是顯示驅動信號，進而驅動 LCD。而 LCDCDMA則是 LCD控制器專用的 DMA信道，負責將視頻資料從系統總線取出通過VIDPRCS從 VD[23:0]發送給 LCD屏，同時 TIMEGEN和 LPC3600負責產生LCD屏所需要的控制時序，例如 VSYNC、 HSYNC、 VCLK、 VDEN，然后從VIDEO MUX 送給 LCD屏。 S3C2410 LCD驅動程序是基于 Framebuffer技術來編寫的， Framebufer(幀緩沖 )是 Linux為顯示設備提供的一個接口，他允許上層應用程序在圖形模式下直接對顯示緩沖區進行讀寫操作，這種操作是抽象的、統一的，用戶不必關心物理顯存的位置、換頁機制等具體細節。 智能終端 LCD驅動程序的設計主要分為三步來完成，第一步是編寫初始化函數，即完成 LCD控制器的初始化設置；第二步是編寫成員函數；第三步是將驅動程序加入 Linux內核，作者在此只列出最關鍵地方的部份程序。 1．端口初始化。因為 S3C2410X的端口是復用的，因此應將 GPC和 GPD兩個端口設置為 LCD信號端，同時應將 VM引腳置 2022年 2月 4日星期五 48 1，打開 LCD，程序代碼如下： ? void s3c2410_lcd_init(void) { GPCUP = 0xffffffff。// GPC pullup disabale GPDUP = 0xffffffff。// GPD pullup disabale GPDCON = 0xaaaaaaaa。//設置 GPD端口為 LCD數據口 ifdef CONFIG_S3C2410_SMDK set_gpio_ctrl(GPIO_G4 | GPIO_PULLUP_DIS | GPIO_MODE_LCD_PWRDN)。 //將 GPC4（ VM）置高電平，開啟 LCD，將 GPC8(LCD_PWRDN)置高電平 ,打開 LCD電源。 endif if defined(CONFIG_MIZI) amp。amp。 defined(CONFIG_PM) if ( != NULL) (*())(MZ_BLANK_ON)。 endif } 2022年 2月 4日星期五 49 ? 2． LCD控制器初始化設置。其主要任務是通過寫 LCD控制寄存器設置顯示模式和顏色數，然后分配 LCD顯示緩沖區，本文采用的 TFT LCD顯示方式為 640X 480， l6位彩色。初始化關鍵部份的代碼如下所示： ifdef CONFIG_S3C2410_SMDK static struct s3c2410fb_mach_info xxx_stn_info __initdata = { pixclock:39721, bpp:16,//設置 16位色 xres: 640,//分辨率設計 yres: 480, hsync_len: 96, vsync_len: 2,// 場同步信號長度，行同步信號長度 left_margin: 20, upper_margin: 20,//設置圖像離四周邊框的寬度 right_margin: 20, lower_margin: 20, 2022年 2月 4日星期五 50 ? sync:0, cmap_static: 1, reg : { //LCD控制寄存器的設置 lcdcon1 : LCD1_BPP_16T | LCD1_PNR_TFT | LCD1_CLKVAL(1) |LCD1_ENVID(1)。 lcdcon2 : LCD2_VBPD(32) | LCD2_VFPD(9) | LCD2_VSPW(1), lcdcon3 : LCD3_HBPD(47) | LCD3_HFPD(15), lcdcon4 : LCD4_HSPW(95) | LCD4_MVAL(13), lcdcon5 : LCD5_FRM565 | LCD5_INVVLINE | LCD5_INVVFRAME | LCD5_HWSWP | LCD5_PWREN, }, }。 endif 2022年 2月 4日星期五 51 ? 在此只講述 LCDCON1寄存器的配置方法，其他可以類推。我們首先查看 S3C2410數據手冊，關于 LCDCON1寄存器需要配置的分別為 LINECNT[27:18]、 CLKVAL[17:8] 、MMODE[7]、 PNRMODE[6:5] 、 BPPMODE[4:1] 、ENVID[0]， LINECNT是用來讀取行計數器的狀態因此無需設置； CLKVAL決定象素采集時鐘在這里設置為 1；MMODE是用來設置 STN信號的行列極性轉換控制頻率的，因為在這里采用 TFT LCD故不需設置； PNRMODE是用來設置顯示模式，對于 TFT LCD應設置為 11； BPPMODE是用來設置屏顏色的位數的，在這里用的是 16位 TFT LCD，故該設置為 1100； NVID是視頻使能信號，綜合以上可得如下設置： LCD1_BPP_16T＝ 0x00000018；LCD1_PNR_TFT=0x00000060。 LCD1_CLKVAL(1)= 0x00000100。 LCD1_ENVID(1)= 0x00000001，這樣就完成 LCDCON1寄存器的設置。 2022年 2月 4日星期五 52 ? 3．靜態加載 LCD驅動。修改drivers/char/，加上一行：bool? S3C2410 LCD support? CONFIG_FB_S3C2410；修改drivers/char/Makefile文件，加上一行：obj$(CONFIG_FB_S3C2410)+=，這樣在編譯內核的時候選擇 S3C2410 LCD support即可將 LCD驅動編譯進內核。 2022年 2月 4日星期五 53 智能終端 SPI驅動程序設計 ? SPI(Serial Peripheral Interface)總線是 Motorola公司提出的一個同步串行外設接口，用于 CPU與各種外圍器件進行全雙工、同步串行通訊 [30]。 SPI串行外設接口是一個許多微處理器、外圍設備都支持的全雙工同步串性數據鏈路標準。 在本系統中采用 SPI總線來擴展 IO模塊，來控制 IO擴展板的 AI模擬量輸入、 AO模擬量輸出、以及開關量的輸入 (DI)輸出 (DO)。 根據 S3C2410X的參考手冊來編寫 SPI驅動應分為如下步驟 : 1．設置通信波特率寄存器 (SPPREn)。 2．設置 SPCONn寄存器配置 SPI通信模式 。 3．對 SPI芯片 MAX122 MAX5532進行初始化 。 4．檢查 ready狀態，通過 SPTDATn寄存器讀取或發送數據。 SPI驅動程序的編寫主要包括兩個文件： ， 是頭文件的包含，因論文篇幅限制，作者是列出 的程序代碼。首先是 SPI寄存器變量的定義，通過 spi_init(void)函數將硬件 SPI控制寄存器的物理地址映射到內存中，這樣就實現了通過對內存的操作來對物理寄存器操作。 2022年 2月 4日星期五 54 ? define SPI_MAJOR 180 devfs_handle_t devfs_spi。 define SPI_BUFFER _NONCACHE_STARTADDRESS unsigned long SPI_GPECON。//GPE Part define unsigned long SPI_GPEDAT。 unsigned long SPI_GPEUP。 unsigned long SPI_GPGCON。//GPG Part define unsigned long SPI_GPGDAT。 unsigned long SPI_GPGUP。 unsigned long SPI_SPCON0。//SPI Part define unsigned long SPI_SPSTA0。 unsigned long SPI_SPPIN0。 unsigned long SPI_SPPRE0。 unsigned long SPI_SPTDAT0。 unsigned long SPI_SPRDAT0。 define spi_gpecon (*(volatile unsigned long *)SPI_GPECON) define spi_gpedat (*(volatile unsigned long *)SPI_GPEDAT) define spi_gpeup (*(volatile unsigned long *)SPI_GPEUP) define spi_gpgcon (*(volatile unsigned long *)SPI_GPGCON) define spi_gpgdat (*(volatile unsigned long *)SPI_GPTDAT) define spi_gpgup (*(volatile unsigned long *)SPI_GPGUP) define spi_con0 (*(volatile unsigned long *)SPI_SPCON0) define sp