基于嵌入式WinCE的I2C驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

　　引言

　　隨著以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和軟件技術(shù)為核心的信息技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，極大地推動(dòng)了行業(yè)的滲透性應(yīng)用。

　　嵌入式系統(tǒng)是“以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”，由嵌入式硬件和嵌入式軟件兩部分組成。嵌入式軟件包括嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用軟件。Microsoft的桌面操作系統(tǒng)已經(jīng)為人們熟悉和使用，嵌入式的操作系統(tǒng) Windows CE.net也日益風(fēng)行。Windows CE.net是Microsoft推出的功能強(qiáng)大的緊湊、高效、可伸縮的32位嵌入式操作系統(tǒng)，主要面對(duì)各種各樣的嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品。該系統(tǒng)所具有的多線程、多任務(wù)、完全搶占式的特點(diǎn)是專(zhuān)為各種具有嚴(yán)格資源限制的硬件系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的。為了將操作系統(tǒng)和硬件設(shè)備連接起來(lái)，聯(lián)系硬件和軟件的驅(qū)動(dòng)就顯得很重要。

　　下面主要針對(duì)三星公司ARM9內(nèi)核的芯片S3C2410進(jìn)行分析，介紹在Windows CE.net系統(tǒng)下進(jìn)行底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)的方法并提供I2C通信的實(shí)例。

　　1 I2C通信協(xié)議及S3C2410芯片介紹

　　I2C(Inter Integrated Circuit)總線是1980年由Philips公司推出的。 I2C總線用兩條線(SDA和SCL)在總線和裝置之間傳遞信息，在微控制器和外部設(shè)備之間進(jìn)行串行通信或在主設(shè)備和從設(shè)備之間進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送。兩條通信線通過(guò)上拉電阻被拉升至+5 V。在控制系統(tǒng)中的每個(gè)集成電路可以通過(guò)一個(gè)CMOS緩沖器來(lái)讀每一條線路，也可以通過(guò)一個(gè)柵極開(kāi)路的FET管將每一條線的電平下拉。因此，對(duì)每個(gè)芯片來(lái)說(shuō)，每條線既是輸入線，又是輸出線。

　　I2C總線遵從同步串行傳輸協(xié)議，即各位串行(一位接一位)發(fā)送，由時(shí)鐘(clock)線指示讀數(shù)據(jù)(data)線的時(shí)刻。每個(gè)數(shù)據(jù)包前有一個(gè)地址，以指示由哪個(gè)器件來(lái)接收該數(shù)據(jù)。

　　S3C2410是一款基于ARM920T的16/32位RISC微處理器，主要用于手持設(shè)備，擁有高性?xún)r(jià)比，低功耗等特點(diǎn)，也是目前市面上出現(xiàn)較多的嵌入式開(kāi)發(fā)板的處理器之一。芯片擁有16 KB的指令和數(shù)據(jù)緩存器，有存儲(chǔ)管理單元(MMU)、LCD控制器、3個(gè)串口、4路DMA、4個(gè)時(shí)鐘定時(shí)器、8路10位的A/D轉(zhuǎn)換;支持I2C、 I2S、SPI、主從USB等接口以及SD/MMC卡。

　　S3C2410微處理器的I2C總線可以處于下面4種模式下：主接收模式、主發(fā)送模式、從接收模式和從發(fā)送模式。處理器對(duì)I2C進(jìn)行的操作，主要是對(duì)下面的幾個(gè)寄存器進(jìn)行讀/寫(xiě)：

　　IIC控制寄存器，IICCON(物理地址0X54000000，內(nèi)存映射后的虛擬地址);

　　IIC控制/狀態(tài)寄存器，IICSTAT(物理地址0X54000004);

　　IIC數(shù)據(jù)寄存器，IICDS(物理地址0X54000008);

　　IIC地址寄存器，IICADD(物理地址0X5400000C)。

　　本設(shè)計(jì)主要是CPU工作在主模式下與下面的I2C接口設(shè)備進(jìn)行通信。

　　2 Windows CE系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)

　　Windows CE.net驅(qū)動(dòng)有兩種模型：本機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和流接口驅(qū)動(dòng)程序。本機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)適于集成到基于Windows CE.net平臺(tái)的設(shè)備。這些設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是一些硬件所必需的，是由原始設(shè)備制造商創(chuàng)建的，用以驅(qū)動(dòng)如鍵盤(pán)、觸摸屏、音頻設(shè)備等，往往在設(shè)備售出后就不會(huì)再更換，如通用LED驅(qū)動(dòng)、電源驅(qū)動(dòng)、鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)和顯示驅(qū)動(dòng)等都是本機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)。對(duì)于本機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，Platform Builder提供了一些驅(qū)動(dòng)程序樣本，目的是為了方便開(kāi)發(fā)人員快速開(kāi)發(fā)出自己的驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)Win CE系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒈患虞d到系統(tǒng)的內(nèi)存中。本地驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)分為分層驅(qū)動(dòng)和單片驅(qū)動(dòng)程序。分層驅(qū)動(dòng)要利用微軟提供的與應(yīng)用程序通信的上層，稱(chēng)為模塊驅(qū)動(dòng)程序?qū)覯DD(Model Device Driver)。MDD層通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口DDI(Device Driver Interface)與應(yīng)用程序通信，開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序通常不修改MDD層，主要關(guān)心與具體硬件相關(guān)的下層，依賴(lài)平臺(tái)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)?PDD(Platform Dependent Driver), PDD層通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)服務(wù)接口(Device Driver Service Provider Interface)直接管理硬件。流接口設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序(指可安裝的啟動(dòng)程序)可以由第三方生產(chǎn)商提供，以支持添加到系統(tǒng)中的設(shè)備。Windows CE下的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在與應(yīng)用程序相同的保護(hù)級(jí)上工作。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，大多數(shù)驅(qū)動(dòng)程序是由設(shè)備管理進(jìn)程(DEVICE.EXE)加載的，所有這些驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒐蚕硗粋€(gè)進(jìn)程地址空間。

　　3 I2C總線底

　　層驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

　　I2C總線驅(qū)動(dòng)是放在Windows CE操作系統(tǒng)的內(nèi)核下層，位于OEM Adaptation Layer(OAL)層的一個(gè)真正的驅(qū)動(dòng)。

　　3.1 初始化I2C中斷和編寫(xiě)ISR例程

　　I2C的通信是通過(guò)操作I2C的寄存器進(jìn)行的。在I2C通信中主要對(duì)上面介紹的4個(gè)寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)。通過(guò)讀寫(xiě)這些寄存器中的命令狀態(tài)字可以檢測(cè)和控制 I2C總線的行為。在Windows CE.net下，首先要在文件oalintr.h添加I2C的中斷號(hào)的宏定義：

　　#defineSYSINTR_I2C(SYSINTR_FIRMWARE+19)

　　然后在文件cfw.c的文件中添加I2C中斷的初始化，禁止和復(fù)位。具體代碼如下:

　　在OEMInterruptEnable函數(shù)中加入

　　case SYSINTR_IIC:

　　s2410INT->rSRCPND=BIT_IIC;

　　if (s2410INT->rINTPND & BIT_IIC) s2410INT->rINTPND = BIT_IIC;

　　s2410INT->rINTMSK&=

　　~BIT_IIC;

　　break;

　　在OEMInterruptDisable函數(shù)中加入

　　case SYSINTR_IIC:

　　s2410INT->rINTMSK|= BIT_IIC;

　　break;

　　在armint.c文件中添加ISR程序，處理中斷發(fā)生后返回定義的中斷號(hào)。具體代碼如下:

　　在OEMInterruptHandler函數(shù)中添加

　　else if (IntPendVal == INTSRC_IIC) {

　　s2410INT->rSRCPND= BIT_IIC; /* 清除中斷 */

　　if (s2410INT->rINTPND & BIT_IIC) s2410INT->rINTPND= BIT_IIC;

　　s2410INT->rINTMSK|= BIT_IIC; /* I2C中斷禁止 */

　　return (SYSINTR_RTC_ALARM);

　　}

　　3.2 編寫(xiě)流驅(qū)動(dòng)程序

　　I2C總線驅(qū)動(dòng)程序采用的是Win CE流驅(qū)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)形式。在IIC_Init的函數(shù)中，首先通過(guò)函數(shù)VirtualAlloc()和VirtualCopy()，把芯片中針對(duì)I2C的物理地址和操作系統(tǒng)的虛存空間聯(lián)系起來(lái)，對(duì)虛擬地址空間的操作就相當(dāng)于對(duì)芯片的物理地址進(jìn)行操作。地址映射的代碼如下：