嵌入式Linux驱动程序开发
嵌入式Linux下AD驱动程序的实现与应用
码 的操 作系 统 ， 常加 载 于嵌 入 式仪表 设备 中 ， 统 一 调 度完成 任 务 。Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ系统 内核 的可 裁剪性 、 源 代 码 的开放性 和 易移 植 性 ， 使 其 广泛 应 用 于工 业 控 制、 信 息家 电 、 智能 仪表及 军 工设备 等领域 。
率 的 串行 Ａ Ｄ转 换 器的 工 作 原 理 ， 设计了 ｓ ３ Ｃ ２ ４ ４ ０和 Ａ Ｄ Ｓ ８ ３ ４ ４ Ｅ基 于 Ｓ Ｐ Ｉ 的 接 口 电路 ， 论 述 了嵌 入 式 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ下 的 Ａ Ｄ Ｓ ８ ３ ４ ４ Ｅ的 驱 动 程序 开 发 和 编 译 加 载 过 程 ， 编 写 了相 应 的 驱 动 程 序 和 采 集 系统 的 测 试 程
序 。该 驱 动 已用 于 湿 气 流 量信 号采 集 系统 中 ， 测 试 结 果表 明 ： 驱动工作正常 ， 各 通 道 的 采 样 结 果 正确 。
关 键 词 ＡＤ Ｓ ８ ３ ４ ４ Ｅ ＡＲ Ｍ９ 驱动程序 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ操 作 系统 Ｓ Ｐ Ｉ
中 图分 类 号
Ｔ Ｈ ８ １ ４
１ ． ４ 硬 件接 口
输方 式 的 １ ６位 模数 转换 器 Ａ Ｄ Ｓ ８ ３ ４ ４ Ｅ进行 扩展 。
Ｓ Ｐ １ 是 由摩托 罗拉公 司开 发 的全 双 工 串行 同步通
信 协议 ， 主设备 和从 设 备通 过 同步 通信 完 成 数 据
交换 。因其 时序结 构简单 、 传输 稳定 高效 ， 在 数 字
高工 作频 率为 ５ ３ ３ ＭＨ ｚ ， 可满足 嵌入式 仪表 设备 的 高性 能需求 。￥ ３ Ｃ ２ ４ ４ ０芯片提 供 了丰 富 的 内部 资源 ， 支持 Ｊ Ｔ Ａ Ｇ仿真 器 调试 。处 理 器 支持 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 及 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ Ｃ Ｅ等 操作 系统 ， 可扩展 能力 强 。嵌 入 式Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 操 作 系统是一 种 稳定 、 高效 、 可 靠 的软 件 管 理 系统 ， 可 进 行 多任 务 之 间 的调 度 和 管 理 。设
嵌入式Linux驱动开发教程PDF
嵌入式Linux驱动开发教程PDF嵌入式Linux驱动开发教程是一本非常重要和实用的教材，它主要介绍了如何在Linux操作系统上开发嵌入式硬件设备的驱动程序。
嵌入式系统是指将计算机系统集成到其他设备或系统中的特定应用领域中。
嵌入式设备的驱动程序是连接操作系统和硬件设备的关键接口，所以对于嵌入式Linux驱动开发的学习和理解非常重要。
嵌入式Linux驱动开发教程通常包括以下几个主要的内容：1. Linux驱动程序的基础知识：介绍了Linux设备模型、Linux内核模块、字符设备驱动、块设备驱动等基本概念和原理。
2. Linux驱动编程的基本步骤：讲解了如何编译和加载Linux内核模块，以及编写和注册设备驱动程序所需的基本代码。
3. 设备驱动的数据传输和操作：阐述了如何通过驱动程序与硬件设备进行数据的传输和操作，包括读写寄存器、中断处理以及与其他设备的通信等。
4. 设备驱动的调试和测试：介绍了常用的驱动调试和测试技术，包括使用调试器进行驱动程序的调试、使用模拟器进行驱动程序的测试、使用硬件调试工具进行硬件和驱动的联合调试等。
通常，嵌入式Linux驱动开发教程的PDF版本会提供示例代码、实验步骤和详细的说明，以帮助读者更好地理解和掌握嵌入式Linux驱动开发的核心技术和要点。
读者可以通过跟随教程中的示例代码进行实际操作和实验，深入了解和体验嵌入式Linux驱动开发的过程和方法。
总之，嵌入式Linux驱动开发教程是一本非常重要和实用的教材，对于想要在嵌入式领域从事驱动开发工作的人员来说，具有非常重要的指导作用。
通过学习嵌入式Linux驱动开发教程，读者可以系统地了解和学习嵌入式Linux驱动开发的基本原理和技术，提高自己在嵌入式Linux驱动开发方面的能力和水平。
嵌入式Linux下GPIO驱动程序的开发及应用
第28卷第4期增刊 2007年4月仪 器 仪 表 学 报Chinese Jour nal of Scientif ic InstrumentVol.28No.4Apr.2007 嵌入式L inux 下GPIO 驱动程序的开发及应用3何 泉,贺玉梅(北京化工大学信息科学与技术学院 北京 100029)摘 要:嵌入式Linux 是一种适用于嵌入式系统的源码开放的占先式实时多任务操作系统,是目前操作系统领域中的一个热点,其重点与难点是驱动程序的开发。
开发嵌人式Linux 下的设备驱动程序,可以更好地利用新硬件特性,提高系统访问硬件的效率,改善整个应用系统的性能。
驱动程序修改非常方便,使应用系统非常灵活。
本文简要论述了基于A TM E L 公司嵌入式ARM 处理器芯片的嵌入式Linux 的GP IO 驱动程序的开发原理及流程。
关键词:嵌入式Linux ;ARM ;驱动程序;设备文件;GPIOInvest igat ion an d a pplicat ion of GP IO dr iver in t he embedded L inuxHe Quan ,He YuMei(School of I nf orma tion Science and Tec hnology BU CT ,Beij ing 100029,China )Abstract :Embedded Linu x ,w hich i s a full y real 2time kernel and applicable to embedded syst ems ,has bec o me a hot s 2po t in t he do main of op erati ng system at present.It s out line and difficult y is to investigat e drivers.Developi ng device dri vers o n embedded Lin ux can help using t he new devices ,and imp rovi ng t he e fficiency of access to t he new devices and t he p erformance cap abilit y.As drivers can be changed easil y ,t he system is very convenient and flexi ble.Thi s p a 2p er simpl y point s o ut t he element s and flow of t he GPIO driver in t he embedded Linux based o n t he A RM proces sor of A TMEL system.Key words :embedded Li nux ;A RM ;driver ;device file ;GPIO 3基金项目国家自然科学基金(6)、北京化工大学青年教师自然科学研究基金(QN 58)资助项目1 引 言随着半导体技术的飞速发展,嵌入式产品已经广泛应用于军事、消费电子、网络通信、工业控制等各个领域,这是嵌入式系统发展的必然趋势。
嵌入式Linux系统中字符设备驱动程序的开发
［ ｓｒ ｃ！Ｃ ｍｂｎｄ ｗ ｔ ｔｅｄ ｖｌｐ ｎ ｆＡ ｄ ｖｒｏ ３ ４１Ｆ ｂ ａｄ ｈｓｐｐ ｒｍａｎｙ ｄａｓｗｉ ｅｂ ｉ ｉｇｏ ｒｓ ｃ ｍｐｌ Ａｂｔａ ｔ ｏ ｉｅ ｉ ｈ ｅｅｏ ｍｅ ｔｏ Ｄ ｒ ｅ ｆ￥ Ｃ２ ０ ｏｒ，ｔｉ ａｅ ｉｌ ｅｌ ｔ ｔ ｕｌ ｎ ｆｃｏｓ ｏ ｉ ｈ ｉ ｈｈ ｄ ｅ
实现、调试和 发布 方法进行 了详细的论述 。
关羹词 ：嵌入式 系统 ；数据采 集 ；ＡＤ转换 ；驱动程序 ／
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔ ｆ ｖ ｌｐ ｎ ａ ｖ ｃ ｉ ｅ ｓｏ ｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍ ｏ Ｃｈ ｒＤｅ ｉｅＤｒ ｖ ｒ ｆ Ｅｍ ｅ ｄ ｄ Ｓ ｓｅ Ｕｎ ｅ ｎ ｘ Ｓ ｓｅ ｄ ｒＬｉ ｕ ｙ ｔ ｍ
中圈分类号： Ｐ９． Ｔ３１ ９
嵌入 式 Ｌｎ ｘ系统 中字符设备 驱动程 序 的开发 ｉｕ
李胜朝 ，黄先祥 ，谢 建
（ 第二炮兵工程学院二 系 ，西 安 ７ ０ ２ ） １０ ５
接
要： 结合嵌入式开 发板 ￥ Ｃ ４０ ３ ２ １Ｆ的模数转换驱动程序 的开发 ，该文对 Ｌｎｘ ｉ 环境下交叉编译环境的建立 ， ｕ 字符设备驱动程序 的组成、
其它 文件一样对 此设备 文件进行 操作。Ｌｎ ｘ系统驱动主要 ｉｕ
由字符设备、块设备和 网络设备的驱动程序组成 ，其 中字符 设备如 Ｉ ／ Ｏ、Ａ ／ Ａ设备和 ＵＳ ＤＤ Ｂ设备 等应用最为广泛，下面 结合 ２ １Ｆ开发板 中 Ａ ４０ Ｄ转换设备的驱动开发，对字符设备
的驱 动 开 发 流 程 进 行 深 入 讨 论 。
（） ３通过 ｓｔｐ命 令选 配好主机 的 ＮＦ ｅ ｕ Ｓ功能 ，并建立一 ＮＦ 根 目录／ｆｒｏ， ｅｃ ｘ ｏｔ文件中添］１ ｆｒｏ （ｗｎ Ｓ ｎｓ ｔ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ 在／ ／ ｓ Ｊ／ ｓ ｔ ｒ ，ｏ ［ｎ ｏ
嵌入式Linux下USB摄像头驱动程序开发
［ １ ］ 李松福． 象棋 史话［ Ｍ］ ． 北京 ： 人 民体育 出版社 ， １ ９ ８ １ ．
［ ２ ］ 郭志菊 ， 李树新． 象 棋 文 化 熟 语语 义 解 构 ［ Ｊ ］ ． 汉 字 文化 ， ２ ０ ０ ２ （ ２ ） ． ［ ３ ］ 丁桂兴． 象棋 运 动 好 处 多［ Ｊ ］ ． 教育与管理， ２ ０ ０ ９ （ １ ２ ） ． ［ ４ ］ 刘 殿 中． 象棋 实战 指 南 ／ 象棋新编教程［ Ｍ］ ． 北京 ： 北京体 育大 学出
版 社 ， ２ ０ ０ ３ ．
本走法 、 经典棋局 、 大 师风 采 等 方 面 ， 能 够 丰 富 人们 的 精 神
生活 ， 普及传统文化 ， 发 扬 中华 文 明 。 象棋多媒体学 习软件界 面美 观 ， 多种 媒体 效果 丰富 ， 交互性强 ， 内容 易 扩 充 。适 用 于 不 同 年 龄 段 、 不 同就 学 阶 段、 不 同工 作 岗位 的 人 群 ， 适用 范围广 。既可用 于象 棋 自
第１ ２ 卷 第１ 期 ２ ０ ｌ ３ 年 １ 月
软 件 导 刊
ｓＯ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ｇｕ ｉ ｄ ｅ
ＶＯＩ ． １ ２Ｎ ｏ． １
嵌入 式 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ下 ＵＳ Ｂ摄 像 头 驱 动 程 序 开 发
郭 旭 ， 冉 全
（ 武汉 工程 大 学 计 算机科 学与工程 学院 ， 湖北 武 汉 ４ ３ ０ ２ ０ ５ ）
驱动程序 的实现。
可 以像 操 作 普 通 文 件 一 样 。设 备 驱 动 程 序 被 看 作 是 内 核 的构 成 部 分 ， 其 完 成 的功 能 有 ： 设 备 的初 始 化 和 释 放 、 数 据
从 内核 到硬 件 、 从硬 件读取数 据 、 接 收 应 用 程 序 传 送 给 设
《嵌入式Linux开发》课件
交叉编译工具链的安装
指导如何安装适用于目标板的交叉编译工具 链。
测试交叉编译环境
提供一种简单的方法来测试交叉编译环境是 否设置成功。
目标板与宿主机的连接方式
串口通信
介绍如何通过串口连接目标板和宿主机 ，以及串口通信的配置和常用命令。
USB连接
介绍如何通过USB连接目标板和宿主 机，以及USB通信的配置和常用命令
02
03
嵌入式系统
是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或 帮助操作机器与设备。
特点
具有实时性、硬件可裁剪 、软件可定制、低功耗、 高可靠性等特点。
应用
汽车电子、智能家居、医 疗设备、工业自动化等领 域。
Linux作为嵌入式操作系统的优势
开源
Linux是开源的，可以免费使用和定制，降 低了开发成本。
路由与交换
介绍路由器和交换机的原理及在网 络中的作用。
03
02
IP地址
解释IP地址的分类、寻址方式以及子 网掩码的作用。
网络安全
简述常见的网络安全威胁和防范措 施。
04
TCP/IP协议栈简介
TCP/IP协议栈结构
详细描述TCP/IP协议栈的层次结构，包括应 用层、传输层、网络层和链路层。
IP协议
解释IP协议的核心功能，如地址解析、路由 选择等。
调试工具
介绍常用的调试工具，如gdbserver和gdb等，并说明如何使用这些 工具进行远程调试。
调试过程
详细描述调试过程，包括启动调试会话、设置断点、单步执行代码等 操作。
调试技巧与注意事项
提供调试过程中的一些技巧和注意事项，以提高调试效率和准确性。
03
嵌入式Linux系统开发基础
嵌入式linux驱动开发流程
三、设备的中断和轮询处理
对于不支持中断的设备，读写时需要轮询设备状态，以及是否需要继续进行数据传输。例如，打印机。如果设备支持中断，则可按照中断方式进行。
struct file_operations Key7279_fops =
{
.open = Key7279_Open,
.ioctl = Key7279_Ioctl,
.release = Key7279_Close,
.read = Key7279_Read,
};
1、 设备的打开和释放
模块在使用中断前要先请求一个中断通道(或者 IRQ中断请求)，并在使用后释放它。通过request_irq()函数来注册中断，free_irq()函数来释放。
四、驱动程序的测试
对驱动程序的调试可以通过打印的方式来进行，就是通过在驱动程序中添加printk()打印函数，来跟踪驱动程序的执行过程，以此来判断问题。
◇ 设备的打开和释放。
ห้องสมุดไป่ตู้◇ 设备的读写操作。
◇ 设备的控制操作。
◇ 设备的中断和轮询处理。
Linux主要将设备分为三类：字符设备、块设备和网络设备。字符设备是指发送和接收数据以字符的形式进行，没有缓冲区的设备；块设备是指发送和接收数据以整个数据缓冲区的形式进行的设备；网络设备是指网络设备访问的BSD socket 接口。下面以字符设备为例，写出其驱动编写框架：
二、 构造file_operations结构中要用到的各个成员函数
Linux操作系统将所有的设备都看成文件，以操作文件的方式访问设备。应用程序不能直接操作硬件，使用统一的接口函数调用硬件驱动程序，这组接口被成为系统调用。每个系统调用中都有一个与之对应的函数（open、release、read、write、ioctl等），在字符驱动程序中，这些函数集合在一个file_operations类型的数据结构中。以一个键盘驱动程序为例：
基于嵌入式Linux的LED驱动开发与应用
基于嵌入式Linux的LED驱动开发与应用摘要：简要介绍了基于嵌入式ARM处理器芯片LPC3250的嵌入式Linux的LED驱动程序的开发原理、流程以及相关主要接口硬件电路的设计。
实际运行结果表明，该设计完全达到预期效果。
关键词：嵌入式Linux；LED；硬件；驱动程序0引言随着IT技术和嵌入式技术的快速发展，嵌入式产品已经广泛应用于工业、能源、环保、通信等各个行业，显示出其强大的生命力。
Linux是当今流行的操作系统之一，具有源代码开放、内核稳定、功能强大和可裁减等优点而成为众多应用的首选。
同样嵌入式Linux也继承了Linux的诸多优点。
对Linux应用程序来说，由于设备驱动程序屏蔽了硬件的细节，其硬件设备将作为一个特殊的文件，因此应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。
本设计中驱动的设备是基于NXP公司的LPC3250微处理器开发的LED信号指示灯，利用这些指示灯来显示仪器的运行状态，方便用户了解仪器的工作状况。
1LPC3250简介及接口电路设计本设计中主控芯片采用LPC3250微处理器，具有高集成度、高性能、低功耗等特点。
它采用90nm工艺和ARM926EJS内核，主频最高为208MHz，具有全系列标准外设。
其中包括带专用DMA控制器的24位LCD控制器，可支持STN和TFT面板。
充分满足本设计的需要，外部只需加入很少芯片就可实现系统功能<sup>[1]</sup>。
LPC3250共有296个管脚。
对于4个LED灯来说需要用到4个引脚，这里使用GPIO端口来设计，GPM1～GPM3作为LED灯的控制端口，另外还需要为LED提供电源，这里需要3.3V的直流电源。
接口电路设计如图1所示。
GPM0～GPM3分别与电阻、LED连接，当GPM0～GPM3置为低电平时，相应的LED灯点亮。
2驱动程序设计在嵌入式Linux操作系统下，有三类主要的设备文件类型：字符设备、块设备和网络设备<sup>[2]</sup>。
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mov al,buf
;变量buf送AL
out dx,al
;将数据输出给数据端口
-IOW
A0～A15
-IOR
3、中断传送方式
•CPU在执行程序 中，被内部或外部 的事件所打断，转 去执行一段预先安 排好的中断服务程 序；
•服务结束后，又 返回原来的断点， 继续执行原来的程 序
主程序
中断服务程序 入口
数据总线 地址总线
-IOR -MEMW
输 入
④
D M
HLDA ③
C
设
A
P
备
C
U
存 储 器
①
②
HOLD
HLDA 发存储器地址
传送数据 传送结束？ DMA结束
修改地址指针
9.2 嵌入式Linux的设备管理
Linux将设备分成两大类：一类是块设备，类似磁盘以记 录块或扇区为单位，成块进行输入/输出的设备；另一类是 字符设备，类似键盘以字符为单位，逐个进行输入/输出的 设备。网路设备是介于块设备和字符设备之间的一种特殊 设备。
AEN A0～A9
译码
300H
IOR
IOW
D0～D7
-G
LS244 三态 缓冲器
+5V
K0 K1
K7
… …
CLK
LED0
+5V
LS273
8D 锁存器
LS06 反相 驱动器
LED7
next: mov dx,300h ;DX指向数据端口 in al,dx ;从输入端口读开关状态 not al ;反相 out dx,al ;送输出端口显示 call delay ;调子程序延时 jmp next ;重复
• 适合于简单设备，如LED 数码管、按键/按纽等 • 无条件传送的接口和操作均十分简单 • 这种传送有前提：外设必须随时处于就绪状态
D7～D0 A9～A0
AEN
三
态
I/O
缓
装
地 址
冲 器
置
译
OE
码 0160H
器
IOR
MOV DX, 160H IN AL, DX
74LS244
数 据 总 线
G1 G2 CS IOR
2、查询传送方式及其接口
• CPU先了解（查询）外设的工作状态，在外设 就绪（可以交换信息的情况下）实现数据的输 入或输出
• 对多个外设的情况，则CPU按一定顺序依次查 询（轮询）。先查询的外设将优先进行数据交 换
• 查询传送的特点是：工作可靠，适用面宽，但 传送效率低
• 查询环节
– 寻址状态口
– 读取状态寄存器的标志位
N
– 若不就绪就继续查询，直至就绪
• 传送环节
– 寻读入数据
– 是输出，通过输出指令向数据口输出数据
输入状态
就绪？ Y
数据交换
输入 设备
8D 锁存器
+5V
D RQ
-STB
8位 三态 缓冲器
1位 三态 D0 缓冲器
D0～D7
-IOR
301H
8位 三态 缓冲器
中断允许 触发器
301H
译码
三态 缓冲器 中断向量号
D0～D7
-IOR
A0～A9
INTR -INTA
1. 中断请求（外设） 2. 中断响应（CPU） 3. 关中断（CPU） 4. 断点保护（CPU） 5. 中断识别（硬件/软件）
6. 现场保护（用户） 7. 中断服务（用户） 8. 恢复现场（用户） 9. 开中断（CPU/用户） 10. 中断返回（用户）
• 直接存储器存取（DMA）——传送请求由外设向 DMA控制器（DMAC）提出，后者向CPU申请总 线，最后DMAC利用系统总线来完成外设和存储 器间的数据传送
• I/O处理机——CPU委托专门的I/O处理机来管理 外设，完成传送和相应的数据处理
1、 无条件传送方式及其接口
• 在CPU与慢速变化的设备交换数据时，可以认为 它们总是处于“就绪”状态，随时可以进行数据 传送，这就是无条件传送，或称立即传送、同步 传送
第九章 嵌入式Linux驱动程序开发
9.1 I/O 数据传送方式
一、 I/O接口的典型结构
CPU 数据总线DB
I/O接口电路
数据寄存器
地址总线AB
状态寄存器
控制总线CB
控制寄存器
数据 外设
状态 控制
二、I/O 数据传送方式
• 程序控制下的数据传送——通过CPU执行程序中 的I/O指令来完成传送，又分为： – 无条件传送 – 查询传送 – 中断传送
10K x 8 +5V
MOV DX, 160H IN AL, DX
D7～D0
A9～A0 AEN
地 址 译 码 160H 器
数 据
输 出
锁
设
存
备
器
IOW
MOV DX, 160H MOV AL, XXH OUT DX, AL
+5V 74LS373
数 据 总 线
CS IOW
LE OE 300 x 8
MOV DX, 160H MOV AL, [BX] OUT DX, AL
中断服务是进行数据交 换的实质性环节
4、DMA传送方式
• 希望克服程序控制传送的不足： 外设→CPU→存储器 外设←CPU←存储器
• 直接存储器存取DMA：不经CPU，不用指令 外设→存储器（DMA写） 外设←存储器（DMA读） 扩展：外设↔ 外设
• CPU出让系统总线（输出高阻），由DMA控制器 （DMAC）接管系统总线
译码
A0～A15
300H
-IOR
mov dx,300h ;DX指向状态端口
status: in al,dx ;读状态端口
test al,01h
;测试标志位D0
jz status ;D0＝0，未就绪，继续查询
inc dx ;D0＝1，就绪，DX指向数据端口
in al,dx ;从数据端口输入数据
输出 设备
中断请求
程序 断点
提 供 服 务
为 外 设
继
续
执 返回断点
行
中断传送是一种效率更高的程序传送方式
进行传送的中断服务程序是预先设计好的
中断请求是外设随机向CPU提出的 CPU对请求的检测是有规律的：在每条指令 的最后一个时钟周期采样中断请求输入引脚
输入 设备
-STB
8D 锁存器
+5V DRQ 中断请求 触发器
-ACK
QD R
8D 锁存器 +5V
1位 三态 缓冲器
D0～D7
301H D7
译码
300H
mov dx,300h ;DX指向状态端口
status: in al,dx ;读取状态端口的状态数据
test al,80h
;测试标志位D7
jnz status
;D7＝1，未就绪，继续查询
inc dx ;D7＝0，就绪，DX指向数据端口
传送过程：
⑴ CPU对DMA控制器进行初始化设置 ⑵ 外设、DMAC、CPU， 3者通过应答信号建立联系：
CPU将总线暂交DMAC控制，事后再将控制权返还。 ⑶ DMA传送
– DMA读：存储器 → 外设 – DMA写：存储器 ← 外设 ⑷ DMAC的功能： – 对存储器寻址地址动加1/减1 – 计数器减1 – 判断传送是否完成