武汉理工大学《嵌入式系统设计》课程设计说明书

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}; static struct miscdevice misc = { .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR, .name = DEVICE_NAME, .fops = &dev_fops, }; static int __init dev_init(void) { int ret; ret = misc_register(&misc); // 设备初始化函数
应用程序
LED
蜂鸣器
矩阵LED
数码管
LED
蜂鸣器
矩阵LED
数码管
驱动程序
web 简易答题系统硬件驱动模块图
3、 系统总体设计
一个基于嵌入式系统开发的 web 简易答题系统，主要由 Web 模块、矩阵 LED 模块、
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蜂鸣器模块、数码管模块以及 LED 灯模块完成它的全部功能。web 简易答题系统总体流 程图如下图所示。
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附录：LED 驱动程序 #include <linux/miscdevice.h> #include <linux/delay.h> #include <asm/irq.h> #include <mach/hardware.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/module.h> #include <linux/init.h> #include <linux/mm.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/types.h> #include <linux/delay.h> #include <linux/moduleparam.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/ioctl.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/string.h> #include <linux/list.h> #include <linux/pci.h> #include <asm/uaccess.h> #include <asm/atomic.h> #include <asm/unistd.h> #include <mach/map.h> #include <mach/regs-clock.h> #include <mach/regs-gpio.h> #include <plat/gpio-cfg.h> #include <mach/gpio.h> #define DEVICE_NAME "cled" static void __iomem *io_base; static long cpldleds_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned int arg) {
通过IP访问Web服务器
在网页客户端提交答题信息 通过CGI接口调用相关应用程序
LED应用程序
蜂鸣器应用程序
矩阵LED应用程序
数码管应用程序
LED驱动程序
蜂鸣器驱动程序
矩阵LED驱动程序
数码管驱动程序
硬件显示是否正确
否
是 跳转页面，显示答对的题目数
提示错误信息
web 简易答题系统总体流程图
4、 详细的流程图或伪代码
5、 软件的测试方法和测试结果
5.1 测试方法
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1.编写 LED 驱动程序 2.编译 LED 驱动程序，烧写内核 3. 编译 LED 应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ程序，下载文件到 CVT-A8 中，然后运行测试程序。
5.2 测试结果
观察到，LED 灯按预期显示，验证得到驱动编写正确。
2.2 设计分析
基于嵌入式系统开发的 web 简易答题系统， 其过程是， 在一个在 web 页面进行答题， 通过页面返回的答题情况，嵌入式实验箱 Cortex-A8 的相关硬件模块作出相应的反应： LED 模块---8 道题对应 8 个 LED 灯，哪到题答对，哪个灯就被点亮；蜂鸣器---答对 6 道题及以上播放《小苹果》以示鼓励，6 道题一下不含 6 道播放《可惜不是你》；数码 管---前四位显示答题者号码，后一位显示答对四位总题数；矩阵 LED---全部答对循环 显示 GOOD，答对 5，6,7 道显示爱心，其余则显示哭脸。最后通过修改 Linux 内核中的 硬件驱动程序，给应用程序提供可调用的接口，然后通过应用程序的调用来，来实现嵌 入式硬件的综合应用。web 简易答题系统硬件驱动模块图如下图所示。
目录
1、 系统描述 ............................................................ 1 1.1 简介 ............................................................... 1 1.2 具体任务及要求 ..................................................... 1 2、 系统总体分析 ........................................................ 2 2.1 设计需要的软硬件资源 ............................................... 2 2.2 设计分析 ........................................................... 2 3、 4、 5、 系统总体设计 ........................................................ 2 详细的流程图或伪代码 ................................................ 3 软件的测试方法和测试结果 ............................................ 5 5.1 测试方法 ........................................................... 5 5.2 测试结果 ........................................................... 6 6、 研制报告 ............................................................ 6
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然后调用 ioctl 函数即可完成。
开始 在虚拟机中找到LED的驱动文件
根据需求对驱动程序进行修改 编译内核镜像并烧写至实验箱
用终端启动zImage
编写、编译并下载测试应用程序 测试LED驱动程序是否满足要求
是 否
结束
LED 驱动程序流程图
LED 驱动程序代码如下所示： #define DEVICE_NAME "cled" static void __iomem *io_base; static long cpldleds_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned int arg) { switch(cmd) { case 0: writeb(arg, io_base); return 0; default: return -EINVAL; } } static struct file_operations dev_fops = { .owner = THIS_MODULE, .unlocked_ioctl = cpldleds_ioctl,
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2、 系统总体分析
2.1 设计需要的软硬件资源
要完成本次嵌入式系统课程设计， 需要用到的硬件有 Cortex-A8 嵌入式实验箱一个， SD 卡一张，PC 电脑一台。需要用到的软件有 PC 操作系统，BootLoader 程序，Linux 内 核,tftp 服务器，Fedora10 系统环境,U-boot 镜像,超级终端。
驱动程序工作的基本原理是：用户进程利用系统调用在对设备文件进行存储操作 时，系统调用通过主设备号找到相应的设备驱动程序，然后读取函数指针，将控制权 交给函数。 首先，开启虚拟机，进入到 opt/cvtech/kernel-s5pv210/drivers/char,找到 LED 的驱动文件：cvtech_CPLD_leds.c，原有的文件是跑马灯的驱动文件，我们在此基础 上进行了修改，已完成的八道题对应八个灯，哪个题答对，哪个题就亮的功能。 在下述代码段中，核心函数是 static long cpldleds_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned int arg) 这一函数内含三个参数，第一个是指向对应的驱动文件的指针，第二个参数是命 令参数， 第三个是具体写入的 LED 的状态值。 应用程序只需计算出所需的 LED 状态值，
6、 研制报告
通过此次实验，我知道了在 Linux 中，系统调用是操作系统内核和应用程序之间的 接口，设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序 屏蔽了硬件的细节，这样在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以 像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分，它的功能在 于：对设备初始化和释放，把数据从内核传递到硬件和从硬件读取数据，检测和处理设 备错误等等。用户进程通过设备文件与实际的硬件打交道。在了解理论知识的同时，我 学会了简单驱动程序和应用程序的编写，受益匪浅。