基于ARM-Linux的MAX1303接口與驅(qū)動程序設(shè)計(jì)
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2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
已提到，模／數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX1303可以通過SPI／QSPI／MICROWIRE兼容的串行接口進(jìn)行控制。由于SPI比較常見，并且協(xié)議簡單，本系統(tǒng)使用SPI協(xié)議控制此AD芯片。然而，雖然LPC3250有內(nèi)置的SPI控制器，但本系統(tǒng)選擇使用LPC3250的GPI／O口模擬SPI接口對MAX1303進(jìn)行控制。下面分析原因。
已提到，MAX1303有7中工作模式，其中，有3種用于數(shù)據(jù)采集。這3種工作模式是：外部時(shí)鐘模式；外部采集模式；內(nèi)部時(shí)鐘模式。這3種采集模式各有優(yōu)缺點(diǎn)。外部時(shí)鐘模式的吞吐率最高，同時(shí)，給處理器帶來的負(fù)擔(dān)也最高；內(nèi)部時(shí)鐘模式吞吐率次之，能適當(dāng)減輕處理器的負(fù)擔(dān)；外部采集模式的吞吐率最低，但卻能最大限度的減輕處理器負(fù)擔(dān)。由于LPC3250性能強(qiáng)大，所以系統(tǒng)在采集數(shù)據(jù)時(shí)，使用吞吐率高的外部時(shí)鐘模式。然而，使用外部時(shí)鐘模式時(shí)，不像使用內(nèi)部時(shí)鐘模式和外部采集模式，處理器向MAX1303寫完控制字和轉(zhuǎn)換啟動字后，只需等待MAX1303的SSTRB引腳輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，然后就可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。使用外部時(shí)鐘模式，需要精確的控制時(shí)鐘個(gè)數(shù)，這使得在驅(qū)動程序中，要經(jīng)常修改SPI的相關(guān)控制器，而且還要通過查詢來確定時(shí)鐘的個(gè)數(shù)。如果使用LPC3250的GPI／O口模擬SPI協(xié)議控制AD芯片就簡單的多。控制GPO口不斷翻轉(zhuǎn)輸出電平就可以產(chǎn)生時(shí)鐘信號，而且可隨意控制時(shí)鐘個(gè)數(shù)。對于發(fā)送數(shù)據(jù)，只需要簡單的把數(shù)據(jù)字節(jié)的每個(gè)位根據(jù)時(shí)鐘變化通過GPI口輸出給AD芯片。讀取數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)是一個(gè)相反的過程，但類似。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201610/306026.htm
所以，用GPI／O口模擬SPI總線控制MAX1303非常簡單。本系統(tǒng)有兩路模擬信號需要采集，使用單端輸入，MAX1303的另外兩個(gè)輸入端接地。LPC3250與MAX1303的硬件連接如圖2所示。
3 Linux下設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計(jì)
設(shè)備驅(qū)動程序是應(yīng)用程序和硬件之間的橋梁，它為應(yīng)用程序屏蔽硬件細(xì)節(jié)，并將硬件封裝成一個(gè)文件的形式。當(dāng)應(yīng)用程序需要操作硬件時(shí)，只需操作硬件相對應(yīng)的設(shè)備文件即可。Linux對設(shè)備的分類有許多種，常見的分類是將設(shè)備分成3種：字符設(shè)備、塊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。這三類設(shè)備對應(yīng)3種設(shè)備文件。不同設(shè)備的開發(fā)模式以及與內(nèi)核的接口也不相同。MAX1303屬于字符設(shè)備，本文將分析Linux2．6．29內(nèi)核下MAX 1303的字符設(shè)備驅(qū)動設(shè)計(jì)方法。
設(shè)備驅(qū)動程序與應(yīng)用程序不同，應(yīng)用程序從main函數(shù)開始執(zhí)行，而驅(qū)動程序在被安裝時(shí)，則是從module_init宏指定的函數(shù)處開始執(zhí)行。module_init宏指定的函數(shù)被稱為模塊加載函數(shù)，它可以看成是驅(qū)動程序的入口。它通常完成地址映射，向內(nèi)核注冊并初始化cdev結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建設(shè)備文件等工作。模塊加載函數(shù)的程序流程圖如圖3所示。
與模塊加載函數(shù)對應(yīng)的，有一個(gè)模塊卸載函數(shù)，此函數(shù)由module_exit宏指定，它在驅(qū)動模塊被卸載時(shí)執(zhí)行。它主要完成的工作包括：銷毀設(shè)備文件；注銷設(shè)備所對應(yīng)的cdev結(jié)構(gòu)；釋放內(nèi)存；注銷設(shè)備號。
Struct cdev在內(nèi)核內(nèi)部被用來表示設(shè)備，這是一個(gè)非常重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它內(nèi)部有一個(gè)成員結(jié)構(gòu)structfile_operations，用于連接設(shè)備編號和驅(qū)動程序的操作。這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含一組函數(shù)指針，這一組函數(shù)的實(shí)現(xiàn)是設(shè)計(jì)驅(qū)動程序的重點(diǎn)和難點(diǎn)。這一組函數(shù)有很多，但根據(jù)項(xiàng)目需求，本系統(tǒng)只實(shí)現(xiàn)open，write，read，release 4個(gè)函數(shù)。
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