下载文档原格式
嵌入式系统的驱动程序开发嵌入式系统是指集成了电子、计算机科学和软件工程等多个学科的领域，它是一种特定用途的计算机系统。
嵌入式系统通常用于工业控制、汽车电子、智能家电以及医疗设备等领域。
而嵌入式系统的驱动程序开发则是其中一个非常重要的环节，它负责控制硬件设备并与操作系统之间进行交互。
本文将从需求分析、环境搭建、开发流程和调试过程等方面详细介绍嵌入式系统的驱动程序开发。
一、需求分析在开始开发嵌入式系统的驱动程序之前，我们首先需要进行需求分析。
这一阶段的主要目标是了解系统的功能要求以及所涉及的硬件设备。
需要明确以下几个方面的内容：1. 硬件设备：对于每一个需要开发驱动程序的硬件设备，我们需要了解其型号、接口类型、通信协议等信息。
2. 功能要求：了解硬件设备在系统中所需的功能，如读取传感器数据、控制执行器、与其他设备进行通信等。
3. 性能要求：确定系统对驱动程序性能的要求，如实时性、稳定性、可扩展性等。
二、环境搭建开发嵌入式系统的驱动程序需要搭建适当的开发环境，以便编写、调试和测试程序。
以下是搭建开发环境的主要步骤：1. 选择适当的开发板：根据硬件设备的要求，选择一款适合的开发板。
开发板上通常集成了一些基本的硬件设备，可以帮助我们进行调试和测试。
2. 安装交叉编译工具链：由于嵌入式系统通常运行在不同的硬件平台上，所以我们需要使用交叉编译工具链来生成目标平台上可执行的代码。
3. 配置开发环境：根据开发板的型号和需求，配置开发环境，包括安装驱动程序、配置编译选项、设置编译器等。
三、开发流程在进行嵌入式系统的驱动程序开发时，我们通常按照以下步骤进行：1. 设计接口：定义硬件设备与驱动程序之间的接口，包括寄存器定义、函数接口等。
2. 编写初始化函数：初始化函数负责配置硬件设备的寄存器，并将其设置为适当的工作状态。
3. 编写读写函数：根据硬件设备的功能要求，编写相应的读写函数。
使用合适的通信协议与设备进行通信。
4. 实现中断处理：如果硬件设备支持中断功能，我们需要编写中断处理函数，用于处理硬件设备的中断事件。
Qt嵌入式开发环境的建立Qt是一种跨平台的C++应用程序开发框架，它可以用于开发桌面应用程序、移动应用程序和嵌入式应用程序。
在嵌入式领域，Qt可以用于开发各种类型的应用程序，例如智能家居系统、医疗设备、工业自动化设备等。
本文将介绍如何建立Qt嵌入式开发环境。
第一步：选择嵌入式平台在建立Qt嵌入式开发环境之前，需要先选择嵌入式平台。
Qt支持多种嵌入式平台，例如Linux、Windows Embedded、Android、iOS等。
选择嵌入式平台的时候需要考虑硬件性能、系统稳定性、开发成本等因素。
第二步：安装Qt开发工具在选择嵌入式平台之后，需要安装Qt开发工具。
Qt提供了多种开发工具，例如Qt Creator、Qt Designer、Qt Linguist等。
其中，Qt Creator是一种集成开发环境，可以用于编写、调试和部署Qt应用程序。
Qt Designer是一种可视化界面设计工具，可以用于设计Qt应用程序的用户界面。
Qt Linguist是一种多语言翻译工具，可以用于翻译Qt应用程序的界面文本。
第三步：配置Qt开发环境在安装Qt开发工具之后，需要配置Qt开发环境。
配置Qt开发环境的过程包括以下几个步骤：1. 配置Qt版本：在Qt Creator中，需要选择正确的Qt版本。
如果没有安装Qt版本，需要先下载并安装Qt版本。
2. 配置编译器：在Qt Creator中，需要选择正确的编译器。
如果没有安装编译器，需要先下载并安装编译器。
3. 配置调试器：在Qt Creator中，需要选择正确的调试器。
如果没有安装调试器，需要先下载并安装调试器。
4. 配置嵌入式平台：在Qt Creator中，需要配置嵌入式平台。
配置嵌入式平台的过程包括选择嵌入式平台、设置交叉编译工具链、设置Qt库路径等。
第四步：编写Qt应用程序在配置好Qt开发环境之后，可以开始编写Qt应用程序了。
Qt应用程序可以使用C++语言编写，也可以使用QML语言编写。
基于RT_Linux和QT_Embedded的工控机实时嵌入式系统设计嵌入式系统，一般指非PC系统，以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可以裁减，适应应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功耗严格要求的专用计算机系统，包括硬件和软件两部分。
硬件包括处理器/微处理器，存储以及外设器件和I/O端口，图形控制器等，软件部分包括实时操作系统，应用程序编程。
在本嵌入式系统中，由以下部分组成：微处理器PCI9054；外围接口；嵌入式操作系统RT_Linux；应用软件包括UI界面和socket通信等；集成开发环境是RT_Linux和QT_Embedded系统。
一，分别介绍这几大组成部分1，微处理器，微处理器是嵌入式系统的核心，嵌入式微处理器一般具有较高的集成度，PC处理器一般仅仅具有中央处理单元，包括控制器和运算器，而本次系统的微处理器PCI9054不仅包括CPU核心，也包括片内外设部分。
PCI9054处理器包含了内存管理器，中断控制器，定时器，芯片组的北桥包含了内存管理单元，南桥包含了中断控制器，定时器等单元。
2，外围接口，外围硬件是嵌入式系统处理器以外的硬件，它为系统提供了运行条件和部分功能。
在运行条件方面，最基础的是时钟和电源部分，它们不可能集成到处理器内部，但它们对处理器的正常运转时必要的。
外围硬件也将提供在系统中的需要，但是微处理器内部不具有的功能，如内存，各种通信接口。
在PC系统中，处理器之外的外围硬件是标准化的，而在此嵌入式系统中，系统的外围硬件则是灵活的，而且在很大程度上都取决于核心微处理器的结构，同时嵌入式的外围硬件也会影响到系统程序的编写。
3，嵌入式实时操作系统，本系统中应用RT_Linux实时多任务操作系统，它为应用程序的运行提供了必要的运行环境，任务调度，任务通信，内存管理等功能，因为嵌入式系统和硬件关系非常紧密，在本系统中，需要对实时操作系统进行移植和配置才能使用。
构建一个实时嵌入式系统的时候，传统的开发方法一般是采用一个前台/后台循环系统，一个应用软件由一个无穷的循环构成，该循环调用一些模块函数来处理异步事件，按这种方式构造的系统有如下几个主要缺点：1）系统响应时间难以确定，它的响应时间依赖于后台循环所花费的时间，而这个执行时间并不是一个常数；2）系统灵活性差，不易维护，如果想向其中添加新的功能，则必须重新安排整个系统；3）当系统任务较多时，要考虑的各种可能也多，各种资源如调度不光就会死锁，降低软件可靠性，程序编写任务量成指数增加。
Qt/E 的嵌入式Linux GUI 研究与实现摘要：嵌入式GUI(Graphical User Interface 〉为嵌入式系统提供了一种应用于特殊场合的人机交互接口(Man-MachineInterface 〉。
由于嵌入式系统本身的硬件资源有限，要求嵌入式不同的硬件条件和使用需求。
本文首先介绍了嵌入式LinuxGUI 目前的发展状况及各自的特点，然后针对目前主流的嵌入式 Qt/Embedded ，阐述其图形引擎的实现。
最后，结合三星公司 具体平台上的实现和应用。
关键字：ARM9 Linux 交叉编译 嵌入式 GUI Qt Qt/Embedded Qtopia FrameBuffer Signals/SlotsResearch and Realization of Embedded Linux GUI based on Qt/EmbeddedTang Wei, Li Qiang(College of Computer Science, HangZhouDianZiUniversity, Hang Zhou, 310018, China>Abstract: The Embedded GUI(Graphical User Interface>provides a Man-Machine Interface used in special occasions for Embedded Systems. Since the embedded system itself limited hardware resources, whose requirements of embedded GUI is highly portable and can be cut of, so as to adapt to the conditions and use different hardware requirements. This article firstly introduces the current development of embedded Linux GUI and their own characteristics, and then for the current mainstream embedded GUI system--Qt/Embedded,described the realization of its graphics engine. What ' more, it Combined with Samsung S3C2410 development board, introduced the achieving and application on a specific platform for embedded GUI system .Keywords: ARM9 Linux Cross-Compiling Embedded GUI Qt Qt/Embedded Qtopia FrameBuffer Signal/Slots1引言由于嵌入式系统的特殊性，它一般不会建立在庞大的操作系统以及GUI 之上，女口 Windows 或XWindows,它对实时性的要求非常高，对GUI 的要求更高。
《基于QT-Embedded嵌入式数据采集系统》篇一基于QT-Embedded嵌入式数据采集系统一、引言随着科技的不断发展，嵌入式系统在各个领域的应用越来越广泛。
其中，基于QT/Embedded的嵌入式数据采集系统因其高效、稳定、易用等特点，在工业控制、智能家居、医疗设备等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍基于QT/Embedded嵌入式数据采集系统的设计与实现，探讨其在实际应用中的优势与挑战。
二、QT/Embedded技术概述QT/Embedded是一种基于QT的嵌入式应用程序开发框架，它提供了丰富的GUI组件和强大的跨平台开发能力。
QT/Embedded具有以下特点：1. 跨平台性：支持多种操作系统和硬件平台，便于开发人员在不同环境下进行开发。
2. 丰富的GUI组件：提供了大量的GUI组件，如按钮、滑动条、列表框等，方便开发者快速构建用户界面。
3. 强大的网络支持：支持TCP/IP、UDP等网络协议，便于实现远程数据采集与控制。
4. 良好的扩展性：支持C++、Python等多种编程语言，便于开发者根据需求进行定制化开发。
三、系统设计基于QT/Embedded的嵌入式数据采集系统设计主要包括硬件设计和软件设计两部分。
1. 硬件设计：主要包括处理器、内存、存储器、传感器等硬件设备的选择与配置。
处理器应具备较高的运算能力和较低的功耗，内存和存储器应满足系统运行和数据存储的需求，传感器应具备高精度、高稳定性的特点。
2. 软件设计：主要包括操作系统、QT/Embedded开发环境、数据采集与处理程序等。
操作系统应具备高稳定性和低功耗的特点，QT/Embedded开发环境应提供丰富的GUI组件和强大的跨平台开发能力，数据采集与处理程序应具备高效、准确的数据处理能力。
四、系统实现基于QT/Embedded的嵌入式数据采集系统实现主要包括以下几个步骤：1. 硬件设备连接与配置：将传感器等硬件设备与处理器连接，并进行相关配置。
1. 解压源代码，配置Qt库的路径把光盘放入DVD-ROM，执行以下步骤：Step1 挂接光盘#mount /dev/cdrom /mnt/cdromStep2 进入Qt 开发包目录#cd /mnt/cdrom/SBC-2410X-Linux/EmGUIStep3 安装X86 版本的Qt 和Qtopia 源代码#tar xvzf x86-qtopia.tgz –C /friendly-arm #该步将在/friendly-arm下生成x86-qtopia目录Step4 安装SBC-2410X 版本的Qtopia 源代码#tar xvzf arm-qtopia.tgz –C /friendly-arm #该步将在/friendly-arm目录下生成arm-qtopia目录Step5 弹出光盘#cd /#eject为了在PC上模拟运行Qtopia，需要用到对应Qt版本的库文件，因此需要修改/etc/ld.so.conf文件以适应刚刚安装的Qt(Redhat安装时带有Qt库，但不适合我们最新安装的版本)，修改后的ld.so.conf文件内容如下：/friendly-arm/x86-qtopia/qt/lib/friendly-arm/x86-qtopia/qtopia/lib/usr/kerberos/lib/usr/X11R6/lib/usr/lib/sane/usr/lib/mysql--------------------------------------------------------------------------------2. 使用build脚本编译Qt/Embedded(1)编译Qt/Embedded for X86#cd /friendly-arm/x86-qtopia#./build (该过程比较长，需要运行大概30分钟左右)#ldconfig注：运行ldconfig是为了使生成的qt和qtopia库有效，运行一次即可。
—254— Qt/Embedded 环境下嵌入式键盘驱动的实现张 萍，徐 晶(华中科技大学电子信息与工程系，武汉 430074)摘 要：描述了基于嵌入式Linux 和Qt/Embedded 的手持终端的键盘驱动的设计与实现。
依据嵌入式手持设备键盘的工作特点及其驱动实现难点，采用了一种将键盘驱动分解成底层驱动模块和上层文本输入模块的双层设计方案，且在实际设备中予以实现。
关键词：嵌入式终端；Linux ；Qt/Embedded ；键盘驱动；文本输入Implementation of Embedded Keyboard Driverin Qt/Embedded EnvironmentZHANG Ping, XU Jing(Electronic and Information Department, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074)【Abstract 】This article discusses the design and implementation of keyboard device driver based on embedded Linux and Qt/Embedded. Based on the working process and keyboard driver characteristics, the article divides the keyboard driver into two modules: bottom device driver module and upper text input module.【Key words 】Embedded device; Linux; Qt/embedded; Keyboard driver; Text input计 算 机 工 程Computer Engineering 第33卷 第11期Vol.33 No.11 2007年6月June 2007·开发研究与设计技术·文章编号：1000—3428(2007)11—0254—02文献标识码：A中图分类号：TP334嵌入式系统(Embedded System)无疑是当今最热门的概念之一。
在嵌入式手持设备中，高性能、高可靠性GUI 的支持显得越来越重要。
就现有的发展趋势看，越来越多的大型企业和组织开始选用Qt/Embedded ，包括Motorola 、Sharp 和IBM 等。
在中国，作为TD-SCDMA 领头企业之一的大唐，也已经选择了Qt/Embedded 作为开发基于Linux 的移动电话的开发平台和图形用户界面。
作为一种和图形用户界面的交互手段，同时，也作为一种重要的数据输入方式，嵌入式键盘也起着举足轻重的作用。
由于嵌入式系统具有功耗低、体积小、专用性强等特点，因此要求嵌入式键盘具有特殊的工作方式和特定的驱动设计。
本文通过系统地研究键盘工作原理，以及Linux 下在不同体系之间键盘驱动的接口和Qt/Embedded 下键盘驱动的接口[1~5]，最终完成了嵌入式手持设备的键盘驱动的双层设计与实现。
这种双层模块的设计方案，不仅取消了扫描码到键盘码、符号码的转换，同时也消除了对键盘模式的判断。
1 普通键盘驱动的不足普通键盘一般工作在UNICODE 模式，并且应用程序也都接收符号码。
这样一来，一个按键动作的产生，将要经过至少2次模式判断和2次码值变换，这对于一个嵌入式键盘而言是极其无效。
因为用于表示一个基本按键的键盘扫描码由1个字节的接通扫描码和2个字节的断开扫描码组成，单单一个键的按下与断开，键盘最多要产生一系列多达6个字节的扫描码序列。
再经过2次的模式判断和码值变换，不仅会降低整个系统的响应速度，也会占用更多的系统资源。
资源有限性是嵌入式系统最基本的特征，因此这样的键盘及驱动是无法在嵌入式手持设备上使用的。
嵌入式系统的资源有限性也表现在对物理体积的最大压缩上。
为了限制键盘体积，26个英文字母按字母表顺序3个或4个一组依次排列在2～9这8个数字键上，并与阿拉伯数字进行复用。
这样每个按键同时表示了4～5个包括英文字母和数字在内的不同的键值。
那么，原来的键盘驱动的处理过程，尤其是扫描码到键盘码、再到符号码的转换过程会变得极其复杂，因为这时出现了同一个扫描码对应多个键盘码和符号码的情况。
这样势必会造成大量不必要的系统开销。
2 嵌入式键盘驱动的双层设计思想本文描述的嵌入式键盘驱动采用了底层驱动模块和上层文本输入模块的双层模块设计方案。
与普通键盘不同的是，嵌入式系统硬件平台上并没有键盘扫描芯片，本文采用了复杂可编程逻辑器件(CPLD)。
CPLD 键盘逻辑主要提供扫描、 消抖和编码的硬件功能。
在双层模块设计方案中，底层驱动模块只负责简单的读取CPLD 板级寄存器的扫描码，而不经过键盘码、符号码的转换，直接传递给上层应用程序。
并且由CPLD 板级寄存器提供的经过编码的扫描码只有5位有效值，远远少于原来的3个字节，节省了系统资源。
同时取消键盘模式的判断，提高键盘驱动的处理效率。
而作为双层模块设计方案中的上层文本输入模块将实现扫描码到图形用户接口Qt/Embedded 中Qt 键值的直接转化和文本输入的过程。
这一直接转化过程将实现10个数字按键可以输出10个阿拉伯数字，26个大写英文字母，26个小写英文字母及常用标点符号等70多个不同符号。
3 嵌入式键盘驱动的双层设计实现3.1 底层驱动模块设计实现键盘的初始化是由TTY 设备的初始化开始的。
由于TTY 设备在初始化时已经注册了相应的设备文件，因此，键盘的基金项目：国家“863”计划基金资助项目(2005AA420050-05) 作者简介：张 萍(1982－)，女，硕士生，主研方向：嵌入式系统和图形用户界面；徐 晶，博士生收稿日期：2006-06-25 E-mail ：lyneausten@初始化不需要注册键盘设备，而只要进行中断请求号的申请。
CPLD通过行和列信号的序列识别按键行为，并对按键进行5位有效值的编码，然后存放到CPLD板级寄存器中。
键盘底层驱动程序通过板级寄存器的地址操作读取扫描码，把所获取的扫描码放入tty_flip_buffer，等候tasklet的底半部处理。
键盘底层驱动程序读入扫描码后的中断处理过程如图2所示。
整个过程并没有扫描码到键盘码、符号码的转换，同时也没有键盘模式的判断。
图1 键盘驱动程序的中断处理3.2 上层文本输入模块设计实现对于上层文本输入模块，通过从QWSPC101Keyboard Handler中继承出子类QWSWlitKeyboardHandler，并在QWSServer::newKeyboardHandler()中给出实例的过程来实现键盘扫描码到图形用户接口Qt/Embedded中Qt键值的直接转换。
同时利用Qt的信号与插槽机制将键盘设备文件信号与QWSWlitKeyboardHandler类中的插槽readKeyboardData()连接起来。
为了实现文本输入，上层文本输入模块定义了输入状态及按键次数。
用于表示输入状态的变量input_state有4个不同的取值：数字输入状态；小写英文输入状态；大写英文输入状态；标点符号输入状态。
利用功能键星号键(*)实现这4种状态的切换。
计算连续按同一个键的次数是由成员函数HandleSameKey()实现的，如果连续2次按键时间的间隔在设定的域值以内，就判断为连续按键2下。
图2示意了函数HandleSameKey的实现流程。
该函数首先判断是否是同一个键被按下，如果不是，则该键的按键次数为1次；如果是同一个键，还需要判断第2次按键与第1次按键的时间间隔是否小于设定的域值，如果不是，则该键的按键次数也为1次，但是输入了2次。
换言之，只有在设定的域值以内按同一个按键，按键次数才自增1。
当按键次数自增到比复用的英文字母个数还多的时候，就循环归置按键1次。
需要注意的是数字键7和数字键9，在这两个键上都复用了4个英文字母，而在其它数字键上只复用了3个英文字母。
文本输入模块的实现还需要考虑一个符号分割的问题。
当后续输入的符号和前一个已经输入的符号在同一个按键上，比如单词“ON”，字母O和N都在数字键6上。
为了正确的输入单词“ON”，可以定义一个时限。
连续按数字6键3次输入字母“O”，其中连续按键的时间间隔不超过定义的时限；然后系统等待该时限超时，再连续按数字6键2次输入字母“N”。
另一个解决符号分割的方法是定义一个专门的按键来跳过时限限制，这样就可以不用等待时限超时直接在同一个按键上输入下一个符号。
本文实现的键盘驱动的文本输入模块同时实现了这两种方法。
不仅定义了符号分割的时限，还使用了光标右移键来跳过时限限制。
这样用户可以按照自己的习惯选择使用。
图2 HandlleSameKey实现流程在得到了输入状态和连续按键次数后，根据这2个变量的组合将扫描码直接转化为Qt键值。
这一过程是由成员函数TranslationScancode来实现的。
该函数的实现流程如图3所示。
星号键用来切换输入状态，所以该函数将星号键与其它键分开处理。
然后根据输入状态和连续按键次数的10种不同组合，将扫描码转换成对应的QWSKeyEvent并传递给静态函数QWSServer::processKeyEvent()进行下一步的处理。
而处理的过程会根据标志位first_press的值有所不同。
标志位first_press表示按键是否首次被按下，首次按下是相对于循环归置而言的。
对于首次被按下的键，直接调用processKeyEvent()函数输出对应的符号，将在光标处输出对应符号，并使光标右移；但当按键不是首次被按下时，先调用processKeyEvent()函数输出Qt::backspace，再调用processKeyEvent()函数输出对应的符号，这样才能在原光标处输出对应符号，并使光标右移。
（下转第258页）—255——258—者之间的关系如下：与每个校验节点相邻的所有变量节点的模2和为零。
为了更直观地表达变量节点和校验节点的邻接关系，文中以(7,4,3)汉明码为例，其校验矩阵和对应的Tanner 图可以表示如图1、图2所示。
111010001110101101001⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦H图1 校验矩阵 图2 Tanner 图示例如图2所示，变量节点由白色的圆形表示，校验节点由黑色的圆形表示，变量节点1235,2346,1247的模2和均为零。
当主服务器发送到备用服务器的校验点信息丢失时，为了加快故障恢复必须最大限度减少译码时间，因此采用位翻转迭代译码算法[11]，该算法的译码时间低于前文提到的和积迭代译码算法。
