嵌入式Linux网络驱动程序的开发及实现原理
嵌入式Linux驱动开发教程PDF
嵌入式Linux驱动开发教程PDF嵌入式Linux驱动开发教程是一本非常重要和实用的教材,它主要介绍了如何在Linux操作系统上开发嵌入式硬件设备的驱动程序。
嵌入式系统是指将计算机系统集成到其他设备或系统中的特定应用领域中。
嵌入式设备的驱动程序是连接操作系统和硬件设备的关键接口,所以对于嵌入式Linux驱动开发的学习和理解非常重要。
嵌入式Linux驱动开发教程通常包括以下几个主要的内容:1. Linux驱动程序的基础知识:介绍了Linux设备模型、Linux内核模块、字符设备驱动、块设备驱动等基本概念和原理。
2. Linux驱动编程的基本步骤:讲解了如何编译和加载Linux内核模块,以及编写和注册设备驱动程序所需的基本代码。
3. 设备驱动的数据传输和操作:阐述了如何通过驱动程序与硬件设备进行数据的传输和操作,包括读写寄存器、中断处理以及与其他设备的通信等。
4. 设备驱动的调试和测试:介绍了常用的驱动调试和测试技术,包括使用调试器进行驱动程序的调试、使用模拟器进行驱动程序的测试、使用硬件调试工具进行硬件和驱动的联合调试等。
通常,嵌入式Linux驱动开发教程的PDF版本会提供示例代码、实验步骤和详细的说明,以帮助读者更好地理解和掌握嵌入式Linux驱动开发的核心技术和要点。
读者可以通过跟随教程中的示例代码进行实际操作和实验,深入了解和体验嵌入式Linux驱动开发的过程和方法。
总之,嵌入式Linux驱动开发教程是一本非常重要和实用的教材,对于想要在嵌入式领域从事驱动开发工作的人员来说,具有非常重要的指导作用。
通过学习嵌入式Linux驱动开发教程,读者可以系统地了解和学习嵌入式Linux驱动开发的基本原理和技术,提高自己在嵌入式Linux驱动开发方面的能力和水平。
基于嵌入式Linux的网络设备驱动程序的开发
接 口, 用户 使 用这 个接 口实现对 设备 的操 作 。 iu Lnx
设备驱动程序 包含 中断处理程序和设备服务子程 序两部分 。设备服务子程序包含 了所有与设备操作
相 关的处 理代 码 ,它 从面 向 用户进程 的设 备文 件系 统 中接 受 用户命 令 并对设 备 控制执 行 操作 。由此 用
维普资讯
电子科 技 20 0 6年 第 入式 L n x的 网络设备驱 动程 序的开发 u i
郭 锴 ,任 娜 ,汪贵平
( 长安大学 信 息工程 学院 ,陕西 西安 7 o6 ) 1o 4 摘 要 设备驱动是 L n x系统的重要组 成部 分,它在硬件和终端之 间建 立了标准 的接 口,大大 简化 了驱动 iu 的开发难度 。文中在介绍 了 Ln x iu 下设计设备驱动 的基本方法 的基础上 ,分析 了自主开发 的基于 AM D I R TM 为内核
作 者 简 介 :郭
嵌 入 式应 用 。任
锴 ( 8一 ) 男 ,硕 士 研 究 生 。研 究 方 向: 1 , 93
娜 ( 9 3 ) 女 ,硕 士 研 究 生 。 研 究 方 18 一 ,
联 ,在 这 个结 构 里存 放 了设 备 各种 操 作 的 入 口函
数 。设备 驱动 程序 可 以使 用 L n x 系统 的标准 内核 iu
s se An r e e i n d f r eS C B0 b s do M 7 y t m d ad v r sg e 3 44 X a e nAR i d o t h DM I s n l z d ay e ia Ke wo d L n x n t r ; e ie d v r R L8 AS y rs i u ; e wo k d v c r e ; T O i 1 9
嵌入式Linux中I 2C驱动程序的应用设计
1 引 言
随着 信 息科 技 的发 展 ,融 合 了计算 机 软 硬 件 、 通 信技 术 和微 电子 技 术 的嵌 入 式 系统 已被 广 泛 应 用于航 空 、 航天 、 军事 装备 、 费类 产 品等领域 。 消 u l u 为一 种 嵌 入式 Lnx操作 系统 。 Ci x作 n iu 在其 应用 开 发过 程 中 , 往需 要 接人 特 定设 备 来增 强 系 往 统 功能 。这 里 需要 开 发 特定 的驱 动 程 序 , 得 系统 使
而 网络 设备 则是 通过 B D套 接 字 界面进 行 访 问的 。 S
本 应用 需 要处 理 由 中断触 发 的键 值 读取 操 作 , 采 故
用 字符设 备驱 动实 现 。
驱 动程 序 是 指 系 统 内核 与 系 统 硬 件 之 间 的接
口。它可 理解 为 一种 系统 调 用 。 即系统 内核 与应 用
k y o r rv rfre a l, t r aiain i a ay e n d ti e b add e x mpe i e l t s n ls di eal i o s z o .
Ke r s C iu ; 1 u ; itru t d v r y wo d :u ln x 2 b s nerp ; r e C i
摘 要 : 绍 了基 于 u l u 介 Ci x操作 系统的 中断驱动 程 序 的基 本原 理和 实现 方法 , n 简单介 绍 了 V C总 线
嵌入式Linux下GPIO驱动程序的开发及应用
第28卷第4期增刊 2007年4月仪 器 仪 表 学 报Chinese Jour nal of Scientif ic InstrumentVol.28No.4Apr.2007 嵌入式L inux 下GPIO 驱动程序的开发及应用3何 泉,贺玉梅(北京化工大学信息科学与技术学院 北京 100029)摘 要:嵌入式Linux 是一种适用于嵌入式系统的源码开放的占先式实时多任务操作系统,是目前操作系统领域中的一个热点,其重点与难点是驱动程序的开发。
开发嵌人式Linux 下的设备驱动程序,可以更好地利用新硬件特性,提高系统访问硬件的效率,改善整个应用系统的性能。
驱动程序修改非常方便,使应用系统非常灵活。
本文简要论述了基于A TM E L 公司嵌入式ARM 处理器芯片的嵌入式Linux 的GP IO 驱动程序的开发原理及流程。
关键词:嵌入式Linux ;ARM ;驱动程序;设备文件;GPIOInvest igat ion an d a pplicat ion of GP IO dr iver in t he embedded L inuxHe Quan ,He YuMei(School of I nf orma tion Science and Tec hnology BU CT ,Beij ing 100029,China )Abstract :Embedded Linu x ,w hich i s a full y real 2time kernel and applicable to embedded syst ems ,has bec o me a hot s 2po t in t he do main of op erati ng system at present.It s out line and difficult y is to investigat e drivers.Developi ng device dri vers o n embedded Lin ux can help using t he new devices ,and imp rovi ng t he e fficiency of access to t he new devices and t he p erformance cap abilit y.As drivers can be changed easil y ,t he system is very convenient and flexi ble.Thi s p a 2p er simpl y point s o ut t he element s and flow of t he GPIO driver in t he embedded Linux based o n t he A RM proces sor of A TMEL system.Key words :embedded Li nux ;A RM ;driver ;device file ;GPIO 3基金项目国家自然科学基金(6)、北京化工大学青年教师自然科学研究基金(QN 58)资助项目1 引 言随着半导体技术的飞速发展,嵌入式产品已经广泛应用于军事、消费电子、网络通信、工业控制等各个领域,这是嵌入式系统发展的必然趋势。
嵌入式linux系统开发标准教程
嵌入式linux系统开发标准教程嵌入式Linux系统开发是一门非常重要的技术,它在嵌入式设备、物联网和智能家居等领域中得到广泛应用。
本文将介绍嵌入式Linux系统开发的标准教程,帮助读者了解该技术的基本原理和常用的开发工具。
一、嵌入式Linux系统开发的基本原理嵌入式Linux系统开发是指将Linux操作系统移植到嵌入式设备中,并针对特定的应用领域进行定制开发。
它与传统的桌面Linux系统有很大的区别,主要体现在以下几个方面:1. 硬件平台的选择:嵌入式设备通常采用ARM架构或者其他低功耗的处理器架构,而不是传统的x86架构。
因此,在进行嵌入式Linux系统开发时,需要根据具体的处理器架构进行相应的移植和优化。
2. 精简的内核:由于嵌入式设备的资源有限,为了提高系统性能和节省资源,嵌入式Linux系统通常会精简内核。
这需要对Linux内核的源代码进行裁剪和优化,以去除不必要的模块和功能,并保留对应用需求的必要功能。
3. 定制化的驱动程序和应用程序:嵌入式设备通常需要与各种外设进行交互,因此需要编写相应的驱动程序。
此外,根据具体的应用需求,还需要定制相关的应用程序和用户界面。
二、嵌入式Linux系统开发的工具嵌入式Linux系统开发需要使用一些常用的工具,下面是一些常用的工具和其功能的介绍:1. 交叉编译工具链:由于嵌入式设备和开发主机的处理器架构不同,无法直接在开发主机上编译和运行目标代码。
因此,需要使用交叉编译工具链,在开发主机上生成适用于目标设备的可执行文件。
2. 调试工具:在嵌入式Linux系统开发过程中,调试是非常重要的一环。
常用的调试工具包括GDB(GNU调试器)和strace(系统调用跟踪工具),它们可以帮助开发人员追踪程序的执行过程和定位错误。
3. 文件系统工具:嵌入式设备的存储资源有限,需要使用文件系统来组织和管理存储的数据。
常用的文件系统工具包括mkfs(创建文件系统)、mount(挂载文件系统)以及文件传输工具(如scp和rsync)等。
嵌入式Linux中NVRAM的实现方案及驱动设计
162010,31(1)计算机工程与设计Computer Engineering and Design0引言NVRAM (non-volatile random access memory ,非易失性随机访问存储器)是广泛应用于网络路由器的一种存储器件。
它如同PC 上的CMOS ,作用是存放路由器的配置参数。
目前常见的NVRAM ,大都是静态SRAM ,即带有备用电源的SRAM ,它的实现最简单,同普通内存操作一样。
但是在实际应用中,不是所有的开发板都配备有静态SRAM 。
在这种情况下,如果使用该方案开发网络路由器,重新加入配备电源的SRAM 必须要重新排版,布线。
开发周期与开发成本将会大大增加。
因此,可以考虑在现有的硬件资源基础上,通过新的方式来实现NVRAM [1]。
本文就是以神州龙芯开发的CQ8401开发板为硬件平台,在自行裁剪和移植的嵌入式Linux 平台下,利用Nor Flash 来实现网络路由器的NVRAM 功能。
1NVRAM 新的实现方案分析由于NVRAM 仅用于保存启动配置文件(Startup-Config ),故其容量较小,通常在路由器上只配置32KB~128KB 大小的NVRAM 。
配备电源的SRAM 速度较快,是目前读写最快的存储设备,而成本也比较高。
一般的开发板所配备的Nor Flash空间足够大,在系统性能得到满足的前提下,可以把Nor Flash 分出一个区来当作NVRAM 使用。
SRAM 和Nor Flash 的对比分析,如表1所示。
网络路由器中的NVRAM 用于存放配置参数。
正常启动路由器后,NVRAM 中的内容会拷贝到内存一份,我们对路由器的设置实际上就是修改内存中的参数。
所以内存和NVRAM 中的内容可以不一样,直到使用write memory 将内存设置保存到NVRAM 。
在系统起来以后,我们可以根据需要修改配备参收稿日期:2009-07-17;修订日期:2009-09-18。
嵌入式系统应用技术的研究与开发
嵌入式系统应用技术的研究与开发嵌入式系统是一种电子计算机系统,它是特别设计用于执行特定功能的计算机系统。
这种系统常用于控制和监视系统,如智能手机、数字相机、车载音频系统等。
为了实现嵌入式系统的工作,需要使用一系列技术和工具来进行开发和应用。
本文将探讨嵌入式系统应用技术的研究与开发,包括嵌入式系统基本原理和常用技术,以及嵌入式系统应用开发的方法和工具。
一、嵌入式系统基本原理嵌入式系统本质上是一个计算机系统,它具有计算、存储、控制和通信等功能。
由于嵌入式系统的特殊应用环境,它的体积、功耗、成本和性能等方面都有较高的要求。
嵌入式系统通常由下列组成部分组成:1. 主处理器/控制器主处理器/控制器是嵌入式系统的核心,负责计算、控制和管理系统的硬件和软件资源。
主处理器/控制器的类型和性能直接决定了系统的功能和性能。
常见的主处理器/控制器有ARM Cortex系列、Intel x86系列、MIPS系列等。
2. 存储器存储器用于存储系统程序和数据。
由于嵌入式系统的体积和功耗都有限制,因此存储器通常采用闪存、EEPROM、SRAM等低功耗、小体积的型号。
3. 输入/输出设备输入/输出设备用于与外界进行数据交换,如键盘、鼠标、显示屏、声卡、网卡等。
嵌入式系统通常使用专用的输入/输出设备,以满足应用需求和耗能要求。
4. 网络设备网络设备负责系统与外部网络通信,如以太网卡、无线网卡、蓝牙模块等。
网络设备的选择和配置决定了系统的通信速度和稳定性。
二、嵌入式系统常用技术1. 硬件设计嵌入式系统的硬件设计主要涉及主处理器/控制器的选择、连通性设计、电源管理等方面。
硬件设计的质量和性能直接决定了嵌入式系统的稳定性和能耗水平。
2. 软件开发嵌入式系统的软件开发主要涉及核心程序设计、驱动程序编写、通信协议实现等方面。
软件开发的质量和可靠性直接决定了嵌入式系统功能的实现和应用效果的稳定性。
3. 中间件中间件是嵌入式系统开发中常用的技术。
《嵌入式linux程序开发》课程设计报告 fcntl()编程实现Ⅰ
摘要随着后PC时代的到来,嵌入式系统技术已经成为了一个万众瞩目的焦点。
目前已广泛应用于信息家电、数据网络、工业控制、医疗卫生、航空航天等众多领域。
巨大的市场潜力,无穷的商机,吸引了各路英豪纷踵沓来。
硬件方面,各大电子厂商相继推出了自己的专用嵌入式芯片,漫天而至的是mp3,PDA,无线上网装置,让人们充分感受到了这股强劲之势;软件方面,在Vxworks、pSOS、Neculeus和Windows CE等嵌入式操作系统引领下,也出现了空前繁荣的局面,但这些专用操作系统都是商业化产品,其高昂的价格使许多面向低端产品的小公司望而却步,并且其源代码的封闭性也大大限制了开发者的积极性。
近两年在我国登陆并蓬勃发展的Linux,也已广泛应用于各类计算应用,不仅包括IBM的微型Linux腕表、手持设备(PDA和蜂窝电话)、因特网装置、客户机、防火墙、工业机器人和电话基础设施设备,甚至还包括了基于集群的超级计算机。
Linux在高端服务器的优越表现及其天生具有的突出特点,就注定它必将在低端嵌入式系统中再次给人们以惊喜,而基于嵌入式Linux操作系统的应用,必定给我们未来的工作和生活带来翻天覆地的变化。
本课程设计是以Red Hat Linux---VMware Workstation ACE版为基础平台,利用Fcntl函数实现多用户共享下给文件加文件锁,其中文件锁包括建议性锁和强制性锁。
目录一.嵌入式Linux简介 (3)二.嵌入式Linux开发平台简介 (3)三.嵌入式linux开发流程 (3)ⅰ建立开发环境 (3)ⅱ配置开发主机 (4)ⅲ建立引导装载程序BOOTLOADER (4)ⅳ下载别人已经移植好的LINUX操作系统 (4)ⅴ建立根文件系统 (4)ⅵ建立应用程序的flash磁盘分区 (4)ⅶ开发应用程序 (5)ⅷ烧写内核、根文件系统、应用程序 (5)四.课程设计目的和要求 (5)fcntl函数格式 (5)程序流程图: (6)五.VI简介与源程序 (7)六.Gcc编译器的安装过程 (11)七.程序运行 (13)八.心得体会 (14)九.参考文献 (15)八.评分表 (15)一.嵌入式Linux简介嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
嵌入式Linux系统下的USB驱动程序开发
程 中 的关键技 术 。
关键 词 : 嵌入 式 ; L i n u x ; U S B ; 驱动 开发 中图分 类号 : T P 3 1 6 文献标 识码 : A
De v e l o p me n t o f US B Dr i v e r Ba s e d o n Em b e d d e d Li n u x S y s t e m
L I C h u n - b o , C HE N We i - f e n g , L A I X u e - j i n
( C h e n g d u U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , C h e n g d u 6 1 0 0 5 9 , C h i n a )
Abs t r a c t : The a p pl i c a t i o n s o f Emb e d de d L i n ux s y s t e m a r e mo r e a n d mo r e wi de l y , i t s f u n c t i o ns a r e a l s o mo r e a n d mo r e
H O S T) 、 U S B设 备 ( U S B D E V I C E) 、 U S B 集 线 器
哑 I … ● I _ l C 【 l h 】 i n 国 a I n 集 t e g r 成 a t e d 电 C i r 路 c u i t
————— 珏 斗 。 ]I
嵌入式 L i n u x系统下的 US B驱动程序开发
嵌入式linux驱动开发流程
三、设备的中断和轮询处理
对于不支持中断的设备,读写时需要轮询设备状态,以及是否需要继续进行数据传输。例如,打印机。如果设备支持中断,则可按照中断方式进行。
struct file_operations Key7279_fops =
{
.open = Key7279_Open,
.ioctl = Key7279_Ioctl,
.release = Key7279_Close,
.read = Key7279_Read,
};
1、 设备的打开和释放
模块在使用中断前要先请求一个中断通道(或者 IRQ中断请求),并在使用后释放它。通过request_irq()函数来注册中断,free_irq()函数来释放。
四、驱动程序的测试
对驱动程序的调试可以通过打印的方式来进行,就是通过在驱动程序中添加printk()打印函数,来跟踪驱动程序的执行过程,以此来判断问题。
◇ 设备的打开和释放。
ห้องสมุดไป่ตู้◇ 设备的读写操作。
◇ 设备的控制操作。
◇ 设备的中断和轮询处理。
Linux主要将设备分为三类:字符设备、块设备和网络设备。字符设备是指发送和接收数据以字符的形式进行,没有缓冲区的设备;块设备是指发送和接收数据以整个数据缓冲区的形式进行的设备;网络设备是指网络设备访问的BSD socket 接口。下面以字符设备为例,写出其驱动编写框架:
二、 构造file_operations结构中要用到的各个成员函数
Linux操作系统将所有的设备都看成文件,以操作文件的方式访问设备。应用程序不能直接操作硬件,使用统一的接口函数调用硬件驱动程序,这组接口被成为系统调用。每个系统调用中都有一个与之对应的函数(open、release、read、write、ioctl等),在字符驱动程序中,这些函数集合在一个file_operations类型的数据结构中。以一个键盘驱动程序为例:
嵌入式Linux的设备驱动研究与开发
l
I
设 备接 口
l
] [
硬 件
{ u s n d s ot otn tt ; n i e h r B t Sau g o s
un in ar sg ed ch Bot n m p 0; to t =
图 l 设备驱动流程
单位进行读写 , 能够进行随机访 问。网络设备在 Lnx i 里有专 u
门的处理 , 没有被映射 到文件系统 的设备节点 , 它的访 问 它 对 采用 sce 机制 。字符设备与块设备的主要区别是 : okt 在对字符
设备发 出读 / 写请求 时 , 实际的硬件 I / 0一般紧接着发 生 ; 块设
在 Ln x中, iu 几乎所有的 内容都是文件 , 对设备驱动的访 问 也是以文件操作的方式实现。无论是字符设备还 是块设备 , 用户 对设备的操作都是通过虚拟文件系统 ( F ) v s 转化为设备驱动与 硬件操作例程的交互( 图 1。 见 ) 即使是访 问网络设备的 sc e 接 ok t 口, 也是通过 V S实现的。 iu F Ln x通过 V S为用户提供了—个 统 F
备是利用一块系统 内存作缓冲区来进行实际的 I / O操作 。
应 用层
驱动程序用来控制 目 标板 上的一组 L D灯。e_ p 结构体定 E l fs do
义了该设备需要的操作接 口。它的成 员全部是函数指针 , 以 所 实质上就是函数跳转表 。
sr c l op a i s ed fp ={ tu t fe i ert on l os
一
it : n i
B t n tts ( Y_ & 0f : ot Sau =KE _ o CS xf) r获取 当前 8个按键 的状态 ‘ , fr o( i=0 :i<8 +) :+ j { i( otn tts> i 1 = 0 f ( t S au > )& )= ) (B o
嵌入式Linux设备驱动的设计方法研究
1 可加载 的设备驱动程序 内部结构和功能
Lnx 作 系统下有 2 主要 的设 备文 件类 型 : 符设 备和 块设 备 . 符设 备和 块设 备 的 主要 区别 是 : iu 操 类 字 字 在
对字符设备发出读/ 写请求时 , 实际的硬件 IO一般就紧接着发生了 , / 例如字符终端和串 口; 块设备是利用一 块系统 内存作缓冲区, 当用户进程对设备请求能满足用户的要求 , 就返回请求 的数据 . 块设备是主要针对磁 盘等慢 速设 备设 计 的 , 以免 耗 费过多 的 C U时间来 等待 . P 字符 设备 是能 够像 字 节 流一 样 被访 问的设 备 , 由字
V0 . 1No 4 13 .
J1 07 u .2 O
文 章 编 号 :005 6 (07 0-3 1 3 10 —8220 )409 — 0
嵌 入 式 Ln x设 备 驱 动 的 设 计 方 法 研 究 iu
张 威 黄 冲2 ,
300 ; . 昌 大学 网络 中 心 , 西 南 昌 306 2 南 江 300 ) 30 6
个 问题 . 本文 主要介 绍 在 u lu Ci x操作 系统 下如 何实 现可 动态加 载 的设备 驱 动程序 的 配置 、 计 和调试 步骤 . n 设
传统的嵌入式 L u 设备管理对于驱动程序 的加载采用的是静态加载的方式 , ix n 即所有的设备驱动程序
都 在系统 初始 化 的时候装 入 内核 , 即使 在 运 行期 间不 会 被使 用 到 的 设备 , 驱 动程 序 也 要 一 直驻 留在 内核 其 中 , 到系统 关闭 . 样 就造成 了系统资 源 的浪费 . 直 这 针对 上 述 问题 , 文 对嵌 入 式 Lnx驱动 程 序 的动 态可 加 本 i u 载 机制进 行研 究 , 机 制将设 备驱 动编 译为 独立 的模 块 , 该 在需 要 的时 候 插入 到 内核 中 , 在不 需 要 时从 内核 中 删除, 因此可 以使核 心保 持很 小尺 寸 的同时非 常灵 活 , 于进 行驱 动 程 序 的测 试 , 大 大提 高 了嵌入 式 产 品 便 并
嵌入式Arm—Linux系统的网卡驱动程序的分析与实现
一一一 Ⅺ 一
甜
包 括 实 际 的设 备 ( 网卡 ) 虚 拟 设 备 ( 虚 拟 局 域 如 和 如
网) 。网络设 备可 分为 不 同的类 型 , 以太 网 和令 牌 环 如
作 。 因此 , 编写驱 动程序 , 要 首先 要对设 备具 有准确 的
a a y i g h Li u n t r d i e s r c u e e e r h n a d e l i g h wo k n p i cp e n k y n l z n t e n x e wo k rv r t u t r ,r s a c i g n r a i n t e z r i g rn i l a d e t c n lge f e h o o is o Ar Li u e wo k d v c m a i g o t e e a mp r a t p r s o e e a n t r rv r m- n x n t r e ie, k n u s v r l i o t n a t f g n r l e wo k d i e s r c u e, i h i c u e t e d vc e it a i n,I i a ii g e c e i e t u t r wh c n l d h e ie r g s r to n t l n a h d v c ,mo u e u l a i g,t ed vc t o s i z d l n o d n h e ie me h d ( p n, t p, e d n n e ev n ) I d ii n,i t r u to s i t o u e o e p a n t e p o e s o e e v n o e s o s n i g a d r c i i g . n a d to n e r p in i n r d c d t x li h r c s fr c ii g i f r t n F n l r v d e wo k i t r a e s a d r b s d o h r e . n o ma i . i a l we p o i e a n t r n e f c t n a d, a e n Et e n t o y Ke r s n t r e ie d i e , mb d e o t r Ar — i u CS 9 0 y wo d : e wo k d v c r r e e d d s fwa e, m L n x, 8 0 v
浅谈嵌入式Linux系统设备驱动的开发与设计
&I rv Od i
irt fe) ( { r t( E N_ E T“O r e gs ralr!) } pi kK R AL R I di r e ie i e” n v r t fu
设 备 驱 动 程 序 在 Ln x内核 中 占 有 极 其 重 要 的 位 置 , iu 它是 内核用 于完 成对 物理 设 备 的控制 操作 的 功能 模块 。
对设备 的请求 能满足用 户的要求 。 就返 回请求 的数据 ; 否
则。 就调用请 求 函数 来进行 实际 的 I 操作 。网络设 备可 / O 以通 过 B D套接 口访问数据 。所 有嵌入式 Ln x设备驱 S iu 动程 序都有一 些共性 ,是编写 所有类 型 的驱动程 序都通 用 的 , 作系统提供 给驱动 程序 的支持也大致 相 同。 操 这些
I fr a in T c n l g ・ 息技 术 ・ 硬件 n om to e h oo y 信 软
浅谈 嵌 入 式 Ln x系统 设 备 驱 动 的 iu 开发 与设 计
张 玲 玲
( 大庆油 田有 限责任公 司第十采油厂信 息 中心 黑龙 江大庆 16 0 ) 64 5
【 摘
要 】 主要 阐述 了嵌 入式 L u 设备 驱动程 序的概念 , ix n 归纳 嵌入式 L u 设备驱 动程序 的共 性 。 ix n 探讨嵌 入式 L u ix n
【 ew r e bde s m lu;ei i r e e Ky od m edd yt ;nxdv dv ; r l s】 se i e c re, n k
嵌入式Linux操作系统设备驱动程序设计与实现
t w i ) t c fe ,c n t h r s e t o _ ; ( r e( r t l t s u o s ca i — ,l f t) i z f
it e d isrc o e , s u t l* v i ,fl i t; n( a dr tu tn d 十 t c e , od i l r ) r i r f i d
摘要 :主要 阐述 了嵌入 式 L u i x设备 驱动 程序 的概 念 ,归纳嵌 入式 L u n i x设备 驱动程 序 的共 性 , 讨嵌入 式 L u n 探 i x设备 n 驱 动程序 具 体 开发 流程 以及驱 动程 序的 关键 代码 ,总结嵌入 式 L u 设 备驱 动程 序 开发 的主 导思 想。 ix n 关键 词 :嵌入 式 系统 ;Ln x i ;设 备 驱动程 序 ;内核 u
l f t l ek( rcfe,l ft n) o t ( l e) t t l s su o i f ,it ;
_
sie t ra ) t c fe ,c a ,s et o c sz ( e d( r t l s u h r i ,1 _; i z )
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i (s eO sutnd t cfe ,i ,sl tal ) n e c (rcioe ,sut l t l t r n e c be ; i t e t
i (i t) t c i d t c fe ,u s n d i ,u s e n o 1( r t n e ,s u ti n i e t n i d t c su o r l g n n g i) n; t
{ a : 1 die ra , r d r r ed e 0 v_
wr e I rv r wrt , i : Od ie t ie
基于嵌入式Linux的USB驱动程序的设计与实现
e pe ily ha he d s ca l nd l de i e v c s, a m o t l u i g l s a l s n U SB i e fc nt r a e. Now , U S B a ot r nd he de c s a vie c n be onn c e t hi h s e d c e td o g pe
ta s s in o aa a eu e O c a g r n miso fd t ,c n b s d t h r e,S h th n s t a ly a U i k,M ODEM ,wie e sn t r a d a d S n.Th s O t a a d e sc n p a d s r l s e wo k c r n O o i
赵 鹏
( 太原 师 范学 院计 算机 系 太原
0 0 1) 3 0 2
【 摘 要】US B现在 已经 广 泛应 用 到各 种设 备上 ,尤 其是 手持 设备 ,几 乎都采 用 了 US B接 口。US B既 可用 来 与 其 他 设备 连 接后 高速 地传 递 数据 ,又 可用 来充 电,使 手持 设备 可 以发 挥 U 盘 、MODE M、无 线 网卡等 作用 。详 细 介 绍 了嵌 入 式 I n x下 US u i B接 口驱动 的开 发原 理 与设计 实 现 。
嵌入式Linux操作系统设备驱动程序设计与实现
Q i — ig LU T o U Xa pn ,I a o
(nom t n S i c n eh ooyC lg , i in nvr t, i giJ j n 3 0 5 Ifr ai ce e ad T c nlg o ee J j g U i sy J nx i i g3 2 0 ) o n l ua ei a ua
钟 函数 。
信、 数码产 品、 网络设备 、 全系统等领域 。越来越 多的公 司 、 安 研 究单位 、 大专 院校 、 以及个 人开始 进行嵌入 式系统 的研究 , 嵌入 式系统设计将是未来相 当长一段时 间内研究 的热点 。
1 Ln x设 备 驱动 程序 概述 iu
嵌人式 Lnx以其可应用于多种 硬件平 台 、内核高效稳定 、 iu
源码开放 、软件丰富 、网络通信和文件管理机 制完善等优 良特
性, 成为嵌入式系统领域 中的一个研究热点 。嵌入式 Lnx系统 iu
中 ,内核提供保 护机 制 ,用户空间 的进程一般不 能直 接访 问硬
件。 进行嵌入式系统的开发 , 很大的工作量是为各种设 备编写驱
动程序 , 除非系统不使用操作系统 。 iu 设备驱动程序在 Lnx Ln x iu 内核源代码 中占有很 大比例 , 20 2 从 .、. 24版本的 内核 , 2到 . 源代 码 的长度 t益增加 , 3 其实主要是设备驱动程序在 增加 。 设备驱 动程序在 Ln x内核 中占有极其重要的位置 , iu 它是 内 核用于完成对物理设备 的控制操作 的功能模块 。 除了 C U、 P 内存 以及其他很少的几个部分之外 ,所有 的设备 控制操作都必须 由 与被控设备相关 的代码 , 也就是驱 动程序来完成 。内核必须包括 与系统 中的每个外部设备对应 的驱动程序 。否则设备 就无法在 Ln x i 下正常工作。这就是驱 动程序开发成为 Ln x内核开发 的 u iu
嵌入式Linux设备驱动程序开发ppt课件
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10.1 嵌入式Linux驱动程序开发基础
② int schedule_work(struct work_struct *work) ③int schedule_delayed_work(struct work_struct *work, unsigned long delay) ④void flush_scheduled_work(void)
Linux将设备按照功能特性划分为三种类型:字符设 备,块设备和网络设备。 10.1.2 最简单的内核模块 1.helloworld模块源代码 2.模块的编译 3.模块的加载和卸载
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10.1 嵌入式Linux驱动程序开发基础
10.2 嵌入式Linux设备驱动重要技术 10.2.1 内存与I/O端口 (1)内核空间和用户空间 (2)内核中内存分配 内核中获取内存的几种方式如下。 ①通过伙伴算法分配大片物理内存 ②通过slab缓冲区分配小片物理内存 ③非连续内存区分配 ④高端内存映射 ⑤固定线性地址映射
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10.1 嵌入式Linux驱动程序开发基础
1.原子操作 原子操作主要用于实现资源计数,很多引用计数(refcnt)就是 通过原子操作实现的。
原子类型定义如下: typedef struct { volatile int counter; } atomic_t; 原子操作通常用于实现资源的引用计数 2.信号量
信号量在创建时需要设置一个初始值. 3.读写信号量
读写信号量有两种实现:
一种是通用的,不依赖于硬件架构 一种是架构相关的
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10.1 嵌入式Linux驱动程序开发基础
读写信号量的相关API有: DECLARE_RWSEM(name) 该宏声明一个读写信号量name并对其进行初始化。 void init_rwsem(struct rw_semaphore *sem); 该函数对读写信号量sem进行初始化。 void down_read(struct rw_semaphore *sem);
精选嵌入式LINUX设备驱动程序课件
设备的控制操作
对设备的控制操作可通过文件操作数据结构中的ioctl()函数来完成。控制操作与具体的设备有密切关系,需要根据设备实际情况进行具体分析。
设备的轮询和中断处理
轮询方式对于不支持中断的硬件设备,读写时需要轮流查询设备的状态,以便决定随后的数据操作。如果轮询处理方式的驱动程序被链接到内核,则意味着查询过程中,内核一直处于闲置状态。解决办法是使用内核定时器,进行定期查询。
主设备号与次设备号
次设备号用于标识使用同一设备驱动程序的不同硬件,并仅由设备驱动程序解释 当应用程序操作某个设备文件时,Linux内核根据其主设备号调用相应的驱动程序,并从用户态进入内核态驱动程序判断次设备号,并完成相应的硬件操作。
用户空间和内核空间
Linux运行在2种模式下内核模式用户模式内核模式对应内核空间,而用户模式对应用户空间。驱动程序作为内核的一部分,它对应内核空间,应用程序不能直接访问其数据,
帧缓冲设备驱动程序
LCD分类
LCD可由为液晶照明的方式有两种:传送式和反射式传送式屏幕要使用外加光源照明,称为背光(backlight),照明光源要安装在LCD的背后。传送式LCD在正常光线及暗光线下,显示效果都很好,但在户外,尤其在日光下,很难辩清显示内容。 反射式屏幕,则不需要外加照明电源,使用周围环境的光线(或在某些笔记本中,使用前部照明系统的光线)。这样,反射式屏幕就没有背光,所以,此种屏幕在户外或光线充足的室内,才会有出色的显示效果,但在一般室内光线下,这种显示屏的显示效果就不及背光传送式的。
文件操作结构体的主要函数
open: 用于打开文件设备release: 在关闭文件的调用read: 用于从设备中读取数据write: 向设备发送数据poll: 查询设备是否可读或可写ioctl: 提供执行设备特定命令的方法fasync: 用于设备的异步通知操作
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嵌入式Linux网络驱动程序的开发及实现原理2010-01-04 嵌入式在线收藏| 打印0 引言随着人们对开放源代码软件热情的日益增高,Linux作为一个功能强大而稳定的开源操作系统,越来越受到成千上万的计算机专家和爱好者的青睐。
在嵌入式领域,通过对Linux进行小型化裁剪后,使其能够固化在容量只有几十兆字节的存储器芯片或单片机中,成为应用于特定场合的嵌入式Linux系统。
Linux强大的网络支持功能实现了对包括TCP/IP在内的多种协议的支持,满足了面向21世纪的嵌入式系统应用联网的需求。
因此,在嵌入式系统开发调试时,网络接口几乎成为不可或缺的模块。
1 嵌入式Linux网络驱动程序介绍Linux网络驱动程序作为Linux网络子系统的一部分,位于TCP/IP网络体系结构的网络接口层,主要实现上层协议栈与网络设备的数据交换。
Linux的网络系统主要是基于BSD Un ix的套接字(socket)机制,网络设备与字符设备和块设备不同,没有对应地映射到文件系统中的设备节点。
通常,Linux驱动程序有两种加载方式:一种是静态地编译进内核,内核启动时自动加载;另一种是编写为内核模块,使用insmod命令将模块动态加载到正在运行的内核,不需要时可用rmmod命令将模块卸载。
Linux 2.6内核引入了kbuild机制,将外部内核模块的编译同内核源码树的编译统一起来,大大简化了特定的参数和宏的设置。
这样将编写好的驱动模块加入内核源码树,只需要修改相应目录的Kconfig文件,把新的驱动加入内核的配置菜单,然后需要修改相应子目录中与模块编译相关的Kbuild Makefile,即可使新的驱动在内核源码树中被编译。
在嵌入式系统驱动开发时,常常将驱动程序编写为内核模块,方便开发调试。
调试完毕后,就可以将驱动模块编译进内核,并重新编译出支持特定物理设备的Linux内核。
2 嵌入式Linux网络驱动程序的体系结构和实现原理2.1 Linux网络设备驱动的体系结构如图1所示,Linux网络驱动程序的体系结构可划分为4个层次。
Linux内核源代码中提供了网络设备接口及以上层次的代码,因此移植特定网络硬件的驱动程序的主要工作就是完成设备驱动功能层的相应代码,根据底层具体的硬件特性,定义网络设备接口struct net_dev ice类型的结构体变量,并实现其中相应的操作函数及中断处理程序。
Linux中所有的网络设备都抽象为一个统一的接口,即网络设备接口,通过struct net_devi ce类型的结构体变量表示网络设备在内核中的运行情况,这里既包括回环(loopback)设备,也包括硬件网络设备接口。
内核通过以dev_base为头指针的设备链表来管理所有的网络设备。
2.2 net_device 数据结构struct net_device结构体是整个网络驱动结构的核心,其中定义了很多供网络协议接口层调用设备的标准方法,该结构在2.6内核源码树文件中定义,下面只列出其中主要的成员。
2.2.1全局信息及底层硬件信息name:网络设备名称,默认是以太网;*next:指向全局链表下一个设备的指针,驱动程序中不修改;mem_,rmem_:发送和接收缓冲区的起始,结束位置;base_addr,irq:网络设备的I/O基地址,中断号,ifconfig命令可显示和修改;hard_header_len:硬件头的长度,以太网中值为14;mtu:最大传输单元,以太网中值为1500B;dev_addr[MAX_ADDR_LEN]:硬件(MAC)地址长度及设备硬件地址,以太网地址长度是48bi t,ether_setup会对其进行正确的设置;2.2.2 主要的操作方法int (*init)(struct net_device *dev); 设备初始化和向系统注册的函数,仅调用一次;int (*open)(struct net_device *dev);设备打开接口函数,当用ifconfig激活网络设备时被调用,注册所用的系统资源(I/O端口,IRQ,DMA等)同时激活硬件并增加使用计数;int (*stop)(struct net_device *dev);执行open方法的反操作;*hard_start_xmit;初始化数据包传输的函数;*hard_header;该函数(在hard_start_xmit前被调用)根据先前检索到的源和目标硬件地址建立硬件头。
eth_header是以太网类型接口的默认函数;2.3网络驱动程序的编写及实现原理Linux网络系统各个层次之间的数据传送都是通过套接字缓冲区sk_buff完成的,sk_buff数据结构是各层协议数据处理的对象。
sk_buff是驱动程序与网络之间交换数据的媒介,驱动程序向网络发送数据时,必须从其中获取数据源和数据长度;驱动程序从网络上接收到数据后也要将数据保存到sk_buff中才能交给上层协议处理。
对于实际开发以太网驱动程序,可以参照内核源码树中的相应模板程序,重点理解网络驱动的实现原理和程序的结构框架,然后针对开发的特定硬件改写代码,实现相应的操作函数。
下面结合作者利用Linux2.6.18内核在深圳优龙公司的FS2410开发板(SAMSUNG S3C241 0处理器)上移植编写嵌入式CS8900A网卡驱动程序的实例,说明网络驱动程序的实现原理。
2.3.1网络设备初始化网络设备的初始化是由net_device结构中的init函数实现的,内核加载网络驱动模块后,就会调用初始化过程。
实例中初始化函数_init cs8900_probe中主要完成的工作:a.调用内核中通用的设置以太网接口的函数ether_setup();b.填充net_device结构体变量dev中其它大部分成员;c.调用check_mem_region()检测I/O地址空间,然后调用request_mem_region()申请以dev->b ase_addr为起始地址的16个连续的I/O地址空间;d.通过cs8900_read()探测网卡CS8900A,读取ID信息;e.设置CS8900A的INTRQ0作为中断信号输出引脚;f.将MAC地址写入CS8900A的IA寄存器中;g.通过register_netdev()将CS8900A注册到Linux全局网络设备链表中;2.3.2打开(或关闭)网络设备系统响应ifconfig命令时,打开(关闭)一个网络接口。
ifconfig命令开始会调用ioctl(SIOCSI FADDR)来将地址赋予接口。
响应SIOCSIFADDR由内核来完成,与设备无关。
接着,ifco nfig命令会调用ioctl(SIOCSIFFLAGS)设置dev->flag的IFF_UP位来打开设备,这个调用会使设备的open方法得到调用。
(当ifconfig调用ioctl(SIOCSIFFLAGS)清除dev->flag的IFF _UP位时,设备的stop方法将被调用)实例中利用cs8900_start()函数打开网络设备,主要完成的工作:a.通过set_irq_type()向内核注册网络设备的中断处理程序;b.通过cs8900_set()设置CS8900A网卡中各控制寄存器和配置寄存器;c.通过内核中netif_start_queue()函数开启网络接口的数据传输队列;2.3.3网络数据包的发送数据包的发送和接收是网络驱动程序中实现的两个最重要的任务。
当网络设备被激活时,n et_device结构中的open方法被调用,它负责打开设备并调用net_device结构中的hard_head er函数指针建立硬件帧头信息。
最后通过函数dev_queue_xmit()来调用net_device结构中的hard_start_xmit方法把存放在sk_buff中的数据发送到网络物理设备。
如果发送成功,则在h ard_start_xmit中释放sk_buff并返回0;如果硬件设备忙暂时无法处理,则返回1。
网络硬件在发送完数据包后会产生中断,把dev->tbusy置0,通知系统可以再次发送。
实例中,hard_start_xmit方法即为网络设备数据发送函数cs8900_send_start(),该函数实现把数据发送到以太网上,由网络协议接口层函数dev_queue_xmit()对其调用。
cs8900_send_star t()中主要完成的工作:a.发送数据前关闭中断,中止网络设备的数据传输队列;b.向CS8900A寄存器TxCMD中写入传送数据命令控制字,向寄存器TxLength中写入待发送数据帧长度;c.通过cs8900_read()反复读取CS8900A总线状态寄存器BusST信息,直到其已经准备好接收来自主机的数据;d.调用cs8900_frame_write()将待发数据送入CS8900A的sk_buff中,硬件设备会将数据帧发送到以太网上;e.记录数据帧的发送时刻,打开中断,释放sk_buff缓存,函数返回0;2.3.4网络数据包的接收和中断处理网络设备是异步地接收外来的数据包并且主动的“请求”将硬件获得的数据包压入内核。
网络设备接收数据包是通过中断实现的。
对于网络接口,接收到新数据包,发送完成或者报告错误信息及连接状态等都会触发中断,通常中断处理程序通过检测硬件状态寄存器判断是哪种情况。
当设备收到数据后会产生一个中断,由硬件通知驱动程序有数据包到达。
在中断处理程序中驱动程序申请一块sk_buff(一般定义为skb)缓冲区,然后从硬件读出数据放到申请好的缓冲区里,接下来填充sk_buff中的部分信息:包括接收到数据的设备结构体指针填入skb->dev;收到数据帧的类型填入skb->protocol;把指针skb->mac.raw指向硬件数据并丢弃硬件针头(skb_pull);设置skb->pkt_type,标明链路层数据类型。
最后调用协议接口层函数netif_rx() 把接收到的数据包传输到网络上层协议处理。
这里,netif_rx()只是负责把数据放入工作队列就返回,真正的处理是在中断返回以后,这样可减少中断处理的时间。
几乎每个中断处理程序的编写都要涉及底半部机制,这样可以保证中断的高效处理。
实例中数据接收函数cs8900_receive()由网络驱动的中断处理函数调用,主要完成如下工作:a.通过从I/O口读取RxStatus和RxLength的值,确定接收数据帧的状态信息和长度;b.判断接收数据帧的状态是否正常,若异常则记录相关错误信息,然后函数返回;c.正常情况下,在内存中申请一块sk_buff缓存,并将数据从CS8900A的片内存储器传送到sk_buff缓存中;d.从数据帧中获取协议头并赋给skb->protocol;e.通过调用netif_rx()函数将接收到的数据送往上层协议栈进行处理;f.记录接收数据的时间并更新统计信息;3将设备驱动模块编译进内核设计好模块化的网络驱动程序后,我们就可以编译这个内核模块,并将这个自定义的内核模块作为Linux系统源码的一部分编译出新的系统。