嵌入式Linux应用程序开发实验报告期末作业

软件学院大作业设计报告课程名称：

题目:专业:班级:姓名学号:

基于UP-CUP2440平台的驱动程序开发和QT程序开发

计算机软件

计算机软件111班

鲁飞8000611038 卢惠民8000611021 戚成林8000611032 慕一聪8000611018 刘备8000611006

李岚职称：副教授

2014年6月11日

嵌入式Linux应用程序开发

任课教师: 完成时间:

一、小组成员分工

二、实验任务

三、主要仪器设备及耗材

四、实验步骤

、驱动

1. 基本知识：

2. 实验原理：

3. 具体实现：

二、QT计算器

1.QT程序设计

2. 虚拟机下进行编译：

3. 下载到开发板上运行：

六、实验数据及处理结果10 15

17

18

七、思考讨论题或体会或对改进实验的建议18

19

八、参考资料：

、小组成员分工

分工:

鲁飞：QT设计与设计报告卢惠民：QT设计与设计报告戚成琳：驱动与设计报告慕一聪、刘备：设计报告

二、实验任务

1?编写基于UP-CUP2440硬件平台的GPIO驱动程序

必选功能：使中断按键按下后，开发板上的LED灯能作如下闪动：

a）连续性闪动，跑马灯：如：1-2-3-1-2-3…或3-2-1-3-2-1

b）间隔性闪动：如：1-3-2-1-3-2…或3-1-2-3-1-2…

进阶功能：改变中断按键的控制功能，使中断按键按下后，LED灯不断闪亮，再

次按下后，LED灯灭。

2.QT计算器

三、主要仪器设备及耗材

PC, Windows Xp , H-JTAG，H-Flasher，DNW，开发实验箱。

四、实验步骤

、驱动

思路：

前后台思想：

在中断模块中设置一个计数的变量，每一次中断计数器加一。

然后在GP10驱动模块的ioctIO函数中分情况使跑马灯按要求闪动或熄灭。

1. 基本知识:

(3)

(4)

间的关

联。

(5)打开设备和释放设备，没什么要特别注意的。

(6)读写设备：把内核空间的数据复制到用户空间去，或者从用户空间复制到内核空间。

read()里面使用copy_to_user()就可以将内核空间的值传到用户空间去。这一点在本实验的驱动程序的实现中起着至关重要的作用。

(7)ioctl()则是对10寄存器的控制，在本实验中就要用ioctl()来实现不同的跑马灯亮灭。

2. 实验原理:

UP-「liP2轴】开发平3个【iPM】悴制的l.HD.和I个町白搖产乍外帑砸件中啊的技犍?LEU 井别惶用

S3C24HySJC2440 (JPLS GPLb, GPC7 (PXA27O 的

T

itf

10

Regilbr Adcfrwt R/用OaicrvtiQn A?t?t Vilwa

GPCCON Q?56000020FVW S'lgwM lhe pins of CKjrtC iQjiO

GPCDAT it50OOOO￡-i R/W fne dalfl reg ster fty nqrt C Uhdert,

GPCJP Q>i5a0G002B R/W Pull-J p diMtrtr iifugaler feir pad C mo

BEservod脚500000比———

GPC7[15:14]00 = Input

10 = LCD'LPCREVB 01 = Output 11 = Reserved

GPC6[13:12]00 = Input

10 = LCD LPCREV 01 = Output 11 = Reserved

[11:10]00 = Input

10 = LCD_LPCOE 01 = Output 11 = Reserved

设备驱动程序可以使用模块的方式动态加载到内核中去。

模块的必需组成部分：

模块加载函数，insmod时调用。

模块卸载函数，rmmod时调用

模块许可证LICENSE说明

数据结构file_operation 中定义驱动程序会使用的函数。

在获得了系统分配的设备号之后，必须要通过注册才能实现设备号和驱动程序之

Q'fll

IfU Q

3. 具体实现:

(一)中断驱动模块：

该模块只需在老师给的实例的基础上加以修改就行。

(1)模块初始化函数中，请求中断处理函数：

ret = request_irq(S3C2440_IRQ5, s3c2440_IRQ3_fu n, SA_INTERRU PT,

"S3C2440_IRQ5", NULL);

中断处理函数为：

s3c2440_IRQ3_fu n()

在此中断处理函数中，用一个全局变量cou nt在每一次中断的时候加1,由于我们的开发板按一次会处理两次，所以计数到7的时候，必须使count恢复到1。

具体实现如下：

int coun t=0;

irqreturn_t s3c2440_IRQ3_fu n (int irq, void *dev_id, struct pt_regs *reg)

{

prin tk("e nter interrupt 5 !\n ”)；

coun t++;

if(co un t==7)

coun t=1;

}

(2)设备初始化：

static int __init s3c2440_interrupt_in it(void)

{

in t ret; int flags; local_irq_save(flags);

// by sprife

s3c2410_g pio_cfgpin( S3C2410_G PF5, S3C2410_G PF 5_EINT5);

s3c2410_g pio_pullu p(S3C2410_G PF5,1);

// end

set_irq_ty pe(S3C2440_IRQ5,/*IRQT_FALLING*/IRQT_LOW);

local_irq_restore(flags);

ret = request_irq(S3C2440_IRQ5, s3c2440_IRQ3_fu n, SA_INTERRU PT,

"S3C2440_IRQ5", NULL); if (ret)

{

printk("S3C2440_IRQ5 request_irq failure");

return ret;

} printk(DEVICE_NAME " int05 initialized\n"); return 0;

3)设备退出：static void __exit s3c2440_interrupt_exit(void)

{ free_irq(S3C2440_IRQ5,NULL); printk(DEVICE_NAME " unloaded\n");

}

module」nit ()注册设备

module_exit ()卸载设备还有

LICENSE 必须要设置：

( 4)

( 5)

( 6)

MODULE_LICENSE("GPL");

本模块最需要注意的地方：因为count 是要导出给其他模块用的,所以必须使用

EXPORT_SYMBOL_GPL(count);

这就是我出错的地方之一。

(二)GPIO 驱动：

( 1)结构体file_operation 的定义：struct file_operations gpio_fops = {

.owner = THIS_MODULE,

.open = gpio_open, .ioctl = gpio_ioctl, .read = gpio_read, .release = gpio_release, };

( 2) GPIO 的模块加载部分：必须完成字符设备的注册。

需要调用gpio_setup_cdev(),该函数用于字符设备的创建和注册函数。首先要定义结构体变量：static struct cdev gpio_cdev;

该函数的具体实现：

static void gpio_setup_cdev(struct cdev *dev, int minor, struct file_operations *fops) { int err, devno = MKDEV(major, minor); cdev_init(dev, fops);

dev->owner = THIS_MODULE;

dev->ops = fops;

err = cdev_add(dev, devno, 1); if(err) {

printk(KERN_NOTICE "Error %d adding gpio %d", err, minor);

}

}

( 3) int gpio_open(struct inode *inode, struct file *filp) 打开设备时，就要设置 GPIO 口的电平。 设置相应的 GPIO 口为输出模式。 具体代码如下：

int gpio_open(struct inode *inode, struct file *filp)

{

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC5, 0);

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC6, 0); s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC7, 0);

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPC5, S3C2410_GPC5_OUTP); s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPC6, S3C2410_GPC6_OUTP); s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPC7, S3C2410_GPC7_OUTP); return 0;

}

( 4) ssize_t s3c240_gpio_read(struct file *filp, char *buf, size_t cnt, loff_t *f_pos) 该函数要将

count 值传到用户空间去，在用户空间里调用ioctl()函数时就需要count 值。 具体实现： ssize_t s3c240_gpio_read(struct file *filp, char *buf, size_t cnt, loff_t *f_pos) {

int err;

if(err = put_user(count, buf) < 0) return err; return cnt;

}

(5)接下来就是实现跑

马灯控制的ioctl() 了, 如果count 为1时， 如果count 为3时， 如果count 为5时， 具体代码实现如下：

int gpio_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) {

switch(count)

{

case 1:

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC5, 0); s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC6, 1); s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC7, 1); mdelay(200);

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC5, 1); s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC6, 0); s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC7, 1); mdelay(200);

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC5, 1); s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC6, 1); s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC7, 0); break;

则实现按 1，2，3 顺序不断亮灭。 则实现按 1，3，2 跳跃式不断亮灭。 则关闭所有 led 灯。

case 3:

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC5, 0);

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC6, 1);

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC7, 1);

mdelay(200);

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC5, 1);

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC6, 1);

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC7,0);

mdelay(200);

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC5, 1);

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC6, 0);

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC7, 1);

break;

case 5:

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC5, 1);

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC6, 1);

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPC7, 1);

break;

default:

break;

卸载模块

LICENSE 设置

(三)测试代码的实现：打开GPIO 设备

若打开成功则在while(1)循环里调用read(),再调用ioctl(). 具体代码如下：#include

#include

#include

#include #include

#include int main(void)

{

fd=open("/dev/gpio",0_RDWR | 0_N0NBL0CK); if(fd<0)

{

perror("open /dev/gpio error!\n"); exit(1);

}

printf("open /dev/gpio sucessfully!\n"); while(1)

{

read(fd, &count, 1); ioctl(fd, 0, 0);

}

return 0;

}

（四）两个模块的 Makefile ：

只需分别修改一下Targe ，生成的模块名，和可执行文件就行。 2.操作过程： （1） （2） （3） （4） （5） mknod /dev/gpio c 241 0

（6） 再回到 int 目录下，也生成结点。

mknod /dev/int c 240 0 （7） （8） （9）

QT 计算器

QT 计算器的开发环境主要是 VMware 下的编译、 xp 下的超级终端、以及 win7 下的 qt-creator 的

程序的编译和调试。

先 make 中断模块，生成 int.ko insmod int.ko

然后 make GP10,生成 gpio.ko

Insmod gpio.ko 然后分配一个设备号241 生成结点：

可以 lsmod /dev/XX 看是否成功安装设备驱动 交叉编译 test.c

运行驱动测试程序./test 按键进行测试。

1. Q T 程序设计

由于qt-creator 在win7下具有调试功能，编写程序相对比较容易 主要用到的软件是 qt-creator ： 界面如下：

计算器界面设计如下:

为按钮添加槽函数: 在calculor.h

函数中自动生成相应的函数，如下:

Qt CTHI O I-

WWW

rrfll

Qt Creator

?!? IM JH

T^tortala

Fl 丰 qt fhtdtor LI 呂L Ir/^ifdKe SuUdnq jnd Rbrining n Ejumpla

C rearing □ 5 匚*十 Appic-jQon Cra^nq a Hiibria Alpine srtion

lEhptDr? Qt C++ Exbinphss

Did You

Know ；?

Itau Zin ciAbh b-atnann th? aEJtpuC psA by hUn^ Altin nils 巾？ nhiwrJfgtM on e 陆 tucwns 对 r!> wlniKniA' hr-Tt- ni

■ 1 Huld i-iiuea ■ 2 n0Ei4t^

■■3 ■ Appleton OttpiX '* -

OKpuC

再在calculor.cpp 函数中为每个函数实现相应的代码功能：对于数字按键的处理类似，如下：

主要调用trans 函数：

对于符号的函数处理类似，如下：主要调用cal 函数进行计算：

清零函数：回退函数：

等号的处理函数：

正负号的处理函数：

优点：可以实现回退、正负号逻辑处理，保留两位小数精度、可以实现混合运算（连加、或连乘灯）在操作的过程中有一点需要注意，是按完数字键以后再按正负号。

2. 虚拟机下进行编译：

需要注意的是，一定要用QtEmbeddec下进行编译，否则在开发板端将不能运行。将可执行程序拷到NFS 共享目录下：

在test_QT 下修改批处理程序：

保存退出即可，在开发板端执行的时候就直接执行test.sh文件

3. 下载到开发板上运行:

首先需要对开发板进行初始化配置，即执行校准文件及其之后的一些配置， 具体见实验 九 执行校准文件：

?qLii ■+啊

版⑺ #軸5，

最后执行批处理程序:

tid 0 0 fi i I — cl pt p 」H - V - 3 y 蛊

PM

圖吋⑹蛇

叭

:/iinl/lift/rrolleleLybiii Med . lU: 9幽阳&§ op&n III lb {Z04irig Pi l?: Ho such file or dirHstorv

ig ： 1J l&gaL seek

ttirdf

:/nil I AbFs/ [rolleletrh Hcd ..

SHC

tiLXtd

a,out

helloL lty?l

k.c

ttVMf

六、实验数据及处理结果

见实验步骤

七、思考讨论题或体会或对改进实验的建议

本次实验经过反复进行, 最终还是有收获的, 从一开始什么都不懂, 到最后掌握了设备驱动程序的结构,以及实现过程中一些要注意的问题。

我们搜索了大量资料,并且通过同学的帮助,了解了许多额外的但必须要用到的知识：【

1. extern :引用其他文件里的变量必须使用。

2. put_user(),get_user() copy_to_user() copy_from_user()

在内核空间和用户空间交换数据时, get_user 和put_user 是两个两用的函数。相对于

copy_to_user和copy_from_user将在另一篇文中分析)，这两个函数主要用于完成一些简单类型变量(char、int、long 等)的拷贝任务,对于一些复合类型的变量,比如数据结构或者数组类型，

get_user和put_user函数还是无法胜任 ,这两个函数内部将对指针指向的对象长度进行检查,在arm 平台上只支持长度为1, 2，4，8 的变量。

copy_to_user -- Copy a block of data into user space. copy_from_user -- Copy a block of data from user space. get_user -- Get a simple variable from user space. put_user -- Write a simple value into user space.

3. 系列函数的定义在arch/arm/mach-s3c2410/gpio.c,

相关的宏定义在include/asm-arm/arch-s3c2410/regs-gpio.h

(1)void s3c2410_gpio_setpin(unsigned int pin, unsigned int to);

设置相应GPIO 口的输出值，例如：

pin=S3C2410_GPG2, to=0,则设置S3C2410_GPG2 的输出值为0; pin=S3C2410_GPG2, to=1，则设置S3C2410_GPG2 的输出值为1。

2) unsigned int s3c2410_gpio_getpin(unsigned int pin);

获取相应GPIO 口的值。

3) void s3c2410_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int function);

设置相应GPIO 口的工作模式，输入、输出、中断等。

4) unsigned int s3c2410_gpio_getcfg(unsigned int pin);

获取相应GPIO 口的工作模式，输入、输出、中断等。

4. //cdev结构体对设备的操作，该函数被模块加载程序调用

static void gpio_setup_cdev(struct gpio_dev *dev, int index) 模块卸载函数*/

/*

devno = MKDEV(gpio_major,index); //获得设备号，

cdev_ini〃初始化cdev成员，建立cdev与file_operations 之间的连接

cdev_add（…，.…，…）；//向系统添加一个cdev，完成字符设备的注册

5. 由于在disable_irq中会调用synchronize_irq函数等待中断返回,所以在中断处理程序中不能使用disable_irq, 否则会导致cpu 被synchronize_irq 独占而发生系统崩溃. 在中断处理程序中应该使用disable_irq_nosy nc来关闭中断

6.

MKDEV(int major,int minor) major:主设备号minor: 从设备号

】

八、参考资料：

[1] 温尚书等从实践中学嵌入式Linux 应用程序开发电子工业出版社

[2] 实验文档