嵌入式软件工程师-嵌入式系统开发-驱动开发_硬件接口与协议分析.docxVIP

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驱动开发基础

1驱动程序的概念与作用

驱动程序，作为软件与硬件之间的桥梁，其主要作用是控制硬件设备的运行，使操作系统能够与硬件设备进行通信。在计算机系统中，每个硬件设备都需要一个驱动程序来实现其功能。例如，打印机驱动程序允许操作系统发送打印命令到打印机，而不需要操作系统直接了解打印机的内部工作原理。

1.1示例

假设我们有一个简单的硬件设备，如LED灯，我们需要编写一个驱动程序来控制它。以下是一个简单的Linux驱动程序示例，用于控制一个连接到GPIO（GeneralPurposeInput/Output）引脚的LED灯。

#includelinux/module.h

#includelinux/kernel.h

#includelinux/gpio.h

#defineLED_PIN17

staticint__initled_init(void)

{

intret;

/*请求GPIO引脚*/

ret=gpio_request(LED_PIN,led_driver);

if(ret0){

printk(KERN_ERRled_driver:unabletorequestGPIO\n);

returnret;

}

/*设置GPIO引脚为输出模式*/

gpio_direction_output(LED_PIN,0);

/*打开LED灯*/

gpio_set_value(LED_PIN,1);

printk(KERN_INFOled_driver:LEDisnowON\n);

return0;

}

staticvoid__exitled_exit(void)

{

/*关闭LED灯*/

gpio_set_value(LED_PIN,0);

/*释放GPIO引脚*/

gpio_free(LED_PIN);

printk(KERN_INFOled_driver:LEDisnowOFF\n);

}

module_init(led_init);

module_exit(led_exit);

MODULE_LICENSE(GPL);

MODULE_AUTHOR(YourName);

MODULE_DESCRIPTION(AsimpleLEDdriver);

在这个示例中，我们首先请求GPIO引脚，然后设置它为输出模式，并控制LED灯的开关。当模块被卸载时，我们关闭LED灯并释放GPIO引脚。

2操作系统与驱动的关系

操作系统通过驱动程序与硬件设备进行交互。驱动程序为操作系统提供了一个抽象的接口，使操作系统能够控制硬件设备，而不需要了解硬件设备的详细工作原理。例如，当用户在操作系统中选择打印一个文档时，操作系统会调用打印机驱动程序，驱动程序则负责将打印命令转换为硬件设备可以理解的指令。

2.1示例

在Windows操作系统中，打印一个文档的过程如下：

用户在应用程序中选择打印文档。

应用程序调用操作系统的打印服务。

打印服务调用打印机驱动程序。

打印机驱动程序将打印命令转换为硬件设备可以理解的指令，并发送给打印机。

3驱动开发的环境搭建

驱动开发的环境搭建通常包括选择开发工具，配置编译环境，以及设置调试环境。例如，在Linux环境下，我们通常使用GCC作为编译器，使用makefile来管理编译过程，使用kgdb或者kdump来调试驱动程序。

3.1示例

以下是一个简单的Linux驱动开发环境搭建过程：

安装GCC和make：sudoapt-getinstallgccmake

创建驱动程序源文件：touchled_driver.c

创建makefile：touchMakefile

编写Makefile：

obj-m+=led_driver.o

all:

make-C/lib/modules/$(shelluname-r)/buildM=$(PWD)modules

clean:

make-C/lib/modules/$(shelluname-r)/buildM=$(PWD)clean

编译驱动程序：make

将驱动程序加载到内核：sudoinsmodled_driver.ko

查看驱动程序是否加载成功：dmesg|tail

卸载驱动程序：sudormmodled_driver

设置调试环境：在内核配置中启用kgdb或者kdump，然后重新编译