嵌入式系统设计第8章2003.ppt

第8章 设备驱动程序开发 驱动激励硬件设备开启， 赋予硬件设备能量 * 本章内容 * 8.1 设备驱动概述 1 8.2 设备驱动程序的开发过程 2 8.3 驱动程序开发的常见问题 3 目的和要求 了解驱动程序的功能 理解驱动程序开发过程 掌握各类设备驱动程序设计方法 掌握驱动程序开发过程中的常见问题 掌握直流电机驱动程序设计实例 * 8.1 设备驱动概述 主要完成以下的功能： （1）对设备初始化和释放； （2）把操作数据从内核传送到硬件和从硬 件读取数据； （3）读取应用程序传送给硬件设备的数据 和回送应用程序请求的数据； （4）检测和处理硬件设备出现的错误。 * 8.1.1 驱动程序和应用程序的区别 设备驱动程序就工作在“内核空间” ;应用程序则是在“用户空间”中运行 。 驱动程序的优先级高于应用程序。 驱动程序可以对硬件进行直接访问和对内存的访问。应用程序则不能。 * 应用程序与驱动程序的关系图 * Linux的设备管理 字符设备（Character Device） 块设备（Block Device） 网络设备驱动（Network interface） * 字符设备 Linux下的字符设备接口支持面向字符的I/O操作，是以字节为单位顺序读写； 字符设备无需缓存且被直接读写 ； 字符设备可以访问/dev目录下的文件系统节点 * 字符设备驱动程序示意图 * 块设备 Linux系统下的块设备是指对信息存取以“块”为单位 ； 块设备对于I/O请求有对应的缓冲区，块设备具有随机访问特性； 块设备和字符设备一样也是通过/dev目录下的文件系统节点被访问的； 块驱动程序除了给内核提供和字符设备驱动程序一样的接口以外，还提供了专门面向块设备的接口 ； 块设备的接口还必须支持挂装(mount)文件系统。 * 块设备驱动程序数据结构示意图 * 网络设备驱动 网络驱动的体系结构包括网络协议接口层、网络设备接口层、网络驱动接口层和设备媒介层。 * 网络驱动的体系结构 * 8.2 设备驱动程序的开发过程 8.2.1 字符设备驱动程序的设计 驱动程序的接口流程图 * Linux为所有的设备文件都提供了统一的操作函数接口，具体操作方法是使用数据结构struct file_operations。 struct file_operations { struct module *owner; loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int); ssize_t (*read) (struct file *, char *, size_t, loff_t *); ssize_t (*write) (struct file *, const char *, size_t, loff_t *); int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t); unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *); int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long); int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *); int (*open) (struct inode *, struct file *); …… }; * 在嵌入式系统的开发中，我们一般仅仅实现其中几个接口函数：read、write、ioctl、open、release，就可以完成应用系统需要的功能。 open接口 Open 接口提供给驱动程序初始化设备的能力，从而为以后的设备操作做好准备。 release接口 与 open函数相反 ; read 和write 接口 read 函数完成将数据从内核拷贝到应用程序空间，write函数则相反，将数据从应用程序空间拷贝到内核。 * ioctl 接口 ioctl 接口主要用于对设备进行读写之外的其他控制。 例：LED驱动程序： S3C2410上的4个LED指示灯由4个I/O端口控制，他们分别是GPF4～GPF7，当GPF4～GPF7分别输出低电平时候，LED指示灯亮，输出高电平的时候，LED指示灯灭 * 1、LED驱动需要的头文件 # include linux/config.h //配置头文件 # include linux/kernel.h //内核