基于S3C2410的Linux驅(qū)動程序開發(fā)
1. 開發(fā)環(huán)境的建立在嵌入式系統(tǒng)中,由于目標(biāo)機(jī)資源有限,因此通常是在主機(jī)上編譯好驅(qū)動程序以及應(yīng)用程序,然后通過串口、以太網(wǎng)、仿真器或其他通信手段與目標(biāo)機(jī)通信。為了方便進(jìn)行Linux設(shè)備驅(qū)動的開發(fā)和調(diào)試,首先必須建立良好的開發(fā)環(huán)境,包括交叉編譯環(huán)境的建立、minicom的設(shè)置以及nfs網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的建立。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201612/340978.htm(1) 交叉編譯環(huán)境由于我采用的是ARM9 S3C2410處理器,因此必須在主機(jī)上建立針對目標(biāo)板處理器的GNU工具鏈,這個過程相當(dāng)復(fù)雜繁瑣,開發(fā)者可以采用編譯好的針對ARM處理器的交叉工具鏈arm-linux-gcc,只需對其進(jìn)行安裝即可。首先,在/usr/local下建立目錄arm,接著把壓縮包arm-linux-gcc-3.3.2.tar.gz解壓縮到arm目錄下,然后在/etc/profile文件的pathmunge語句斷后添加pathmunge /usr/local/arm/3.3.2/bin,保存對/etc/profile的修改,最后執(zhí)行source /etc/profile,這樣交叉編譯環(huán)境就建成了。
(2) 串口工具M(jìn)inicom 在嵌入式Linux的開發(fā)過程中,通常利用串口與目標(biāo)機(jī)通信。在Window環(huán)境下,經(jīng)常使用的是超級終端,在Linux環(huán)境下,經(jīng)常使用的是Minicom。第一次使用Minicom時,需要配置菜單選項(xiàng),在Linux終端以root身份輸入minicom –s,在出現(xiàn)的菜單選項(xiàng)選擇Serial port setup,然后根據(jù)目標(biāo)板對選項(xiàng)進(jìn)行配置,退出后選擇Save as dfl即可,最后退出設(shè)置菜單就可以使用Minicom與開發(fā)板通訊了。
(3) 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS NFS是由Sun開發(fā)并發(fā)展起來的一項(xiàng)用于在不同機(jī)器,不同操作系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)互相分享文件的技術(shù)。我們可以把宿主機(jī)上編譯好的程序放在NFS服務(wù)器共享目錄下,然后把這些共享文件mount到目標(biāo)板上進(jìn)行調(diào)試、運(yùn)行等操作。由于宿主機(jī)與目標(biāo)機(jī)操作系統(tǒng)都支持NFS系統(tǒng),因此建立NFS開發(fā)環(huán)境時只需要在宿主機(jī)上對NFS服務(wù)器進(jìn)行配置,用vi打開/etc/exports,編輯文本為/home/fei/test/ 192.168.2.*(rw,sync,no_root_squash),其中,/home/fei/test/表示共享的目錄,192.168.2.*表示可以連接的主機(jī),(rw,sync,no_root_squash)則表示讀寫權(quán)限與其他參數(shù)。保存退出后執(zhí)行/sbin/service nfs restart并關(guān)閉防火墻。這樣就可以使用mount命令掛載NFS文件系統(tǒng)了,比如把宿主機(jī)(IP為192.168.2.10)配置的/home/fei/test目錄掛載到目標(biāo)板的/tmp目錄下,可以使用命令:mount –t nfs 192.168.2.10:/home/fei/test /tmp
2. Linux設(shè)備驅(qū)動程序
(1) Linux 設(shè)備驅(qū)動概述系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核與應(yīng)用程序之間的接口,設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和機(jī)器硬件之間的接口,設(shè)備驅(qū)動程序?yàn)閼?yīng)用程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié),應(yīng)用程序通過系統(tǒng)調(diào)用或者C庫訪問操作系統(tǒng)內(nèi)核,而操作系統(tǒng)內(nèi)核又通過驅(qū)動程序訪問硬件設(shè)備,從而使用戶或者應(yīng)該程序可以按操作普通文件的方式對硬件設(shè)備進(jìn)行操作。Linux設(shè)備驅(qū)動程序運(yùn)行在系統(tǒng)的內(nèi)核空間,是內(nèi)核非常重要的組成部分,它主要完成的功能有:1) 設(shè)備進(jìn)行初始化和釋放;2) 把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù);3) 讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)、回送應(yīng)用程序請求的數(shù)據(jù); 4) 檢測和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯誤。 Linux操作系統(tǒng)將設(shè)備分成三種基本類型:字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。字符設(shè)備是個能夠像字節(jié)流一樣被訪問的設(shè)備,它可以通過文件系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)來訪問,當(dāng)用戶或者應(yīng)用程序?qū)ψ址O(shè)備發(fā)出讀/寫請求時,實(shí)際的硬件I/O一般就會緊接著發(fā)生,字符設(shè)備以單個字節(jié)為單位進(jìn)行順序讀寫操作,通常不使用緩沖技術(shù)。塊設(shè)備和字符設(shè)備類似,也是通過文件系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)來訪問,塊設(shè)備與字符設(shè)備的區(qū)別僅僅在于內(nèi)核內(nèi)部管理數(shù)據(jù)的方式,塊設(shè)備是以固定大小的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行存儲和讀寫的,如硬盤、軟盤等,并利用一塊系統(tǒng)內(nèi)存作為緩沖區(qū),若用戶進(jìn)程對設(shè)備的請求能滿足用戶的要求,就返回請求的數(shù)據(jù);否則,就調(diào)用請求函數(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)的I/O操作。塊設(shè)備是主要針對磁盤等慢速設(shè)備設(shè)計(jì)的,以免耗費(fèi)過多的CPU時間來等待。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是一個能夠和其他主機(jī)交換數(shù)據(jù)的設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序負(fù)責(zé)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)包。
(2) Linux 設(shè)備驅(qū)動的結(jié)構(gòu)
Linux設(shè)備驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)的功能包括驅(qū)動程序的注冊與注銷、設(shè)備的打開與釋放、設(shè)備的讀寫操作、設(shè)備的控制操作等。當(dāng)用戶需要通過設(shè)備文件同硬件打交道時,必須通過如open、read、write、close、ioctl等系統(tǒng)調(diào)用,而系統(tǒng)調(diào)用和驅(qū)動程序正是通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct file_operations作為橋梁聯(lián)系起來的。file_operations數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的每一個成員的名字都對應(yīng)著一個系統(tǒng)調(diào)用。用戶進(jìn)程利用系統(tǒng)調(diào)用在對設(shè)備文件進(jìn)行諸如read、write操作時,系統(tǒng)調(diào)用通過設(shè)備文件的主設(shè)備號找到相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序,然后讀取這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的函數(shù)指針,接著把控制權(quán)交給該函數(shù)。這是linux的設(shè)備驅(qū)動程序工作的基本原理。因此,編寫設(shè)備驅(qū)動程序的主要工作就是編寫file_operations數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各個子函數(shù)。下面的結(jié)構(gòu)體就是一個典型的file_operations結(jié)構(gòu):
struct file_operations {
int (*seek) (struct inode * ,struct file *, off_t ,int);
int (*read) (struct inode * ,struct file *, char ,int); i
nt (*write) (struct inode * ,struct file *, off_t ,int);
int (*readdir) (struct inode * ,struct file *, struct dirent * ,int);
int (*select) (struct inode * ,struct file *, int ,select_table *);
int (*ioctl) (struct inode * ,struct file *, unsined int ,unsigned long int (*mmap) (struct inode * ,struct file *, struct vm_area_struct *); i
nt (*open) (struct inode * ,struct file *);
int (*release) (struct inode * ,struct file *);
int (*fsync) (struct inode * ,struct file *);
int (*fasync) (struct inode * ,struct file *,int);
int (*check_media_change) (struct inode * ,struct file *);
int (*revalidate) (dev_t dev);
} file_operations
結(jié)構(gòu)體中的成員都是函數(shù)指針,每個應(yīng)用程序?qū)υO(shè)備的操作,都會根據(jù)major、minor設(shè)備號,轉(zhuǎn)換成對file_operations結(jié)構(gòu)的訪問。開發(fā)者在編寫設(shè)備驅(qū)動程序的時候,根據(jù)自己的需要完成file_operations結(jié)構(gòu)中的函數(shù)實(shí)現(xiàn),對不需要用到的函數(shù)接口可以在file_operations結(jié)構(gòu)中初始化為NULL。file_operations變量會在程度程序初始化時,注冊到系統(tǒng)內(nèi)核。當(dāng)應(yīng)用程序?qū)υO(shè)備進(jìn)行操作時,會調(diào)用驅(qū)動程序注冊的file_operations結(jié)構(gòu)中的函數(shù)指針。
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