实验三 在嵌入式Linux上开发LED控制电路设备驱动程序20页PPT

每一个中断服务例程都应该∵尽快地释放处理器，把能够推迟的工作尽量后推。 • 中断处理程序的∴上半部和下半部 • 上半部分会立即被内核执行 • 下半部分会被推迟执行：下半部的执行并不需要指明一个确切时间，只要把这些任务推迟，让它 们在系统不太繁忙并且中断恢复后执行就可以了。
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• 中断处理程序的上半部和下半部的划分：
返回模块源代码所在的目录编译。
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模块的编译
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模块的makefile二
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模块的加载
• 编译好模块后用户可以利用超级用户的身份可以将内核模块加载到内核中。常见的实用程序insmod、 rmmod、lsmod、modprobe
• 实际的初始化函数定义常常如:
• static int __init initialization_function(void) { /* Initialization code here */ }
• module_init(initialization_function);
• 每个非试验性的模块也要求有一个清理函数, 它注销接口, 在模块被去除之前返回所有资源给系统. 这个函数定义为:
• static void __exit cleanup_function(void) { /* Cleanup code here */ } • module_exit(cleanup_function);
• 如果你的模块没有定义一个清理函数, 内核不会允许它被卸载.
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• 初始化中的错误处理
• 把驱动程序模块安装在文件系统相应的目录中。 • 命令举例（把模块装在coyote-target目录）

注பைடு நூலகம்事项
将编译好的驱动模块下载到目标上，进入 目标板系统后，利用mknod命令在/dev目 录下建立该设备的节点。
mknod /dev/xsb_edr_8seg c 61 1
利用insmod命令装载驱动模块
嵌入式Linux设备驱动开发 实验
实验目的
熟悉嵌入式Linux设备驱动开发方法； 熟悉设备驱动的使用方法。
实验内容
实现helloworld驱动，观察驱动的加载和 释放过程；
根据参考代码，分析数码显示驱动的结构 和原理，给出设备程序的主要组成部分框 图；
利用数码显示驱动模块，编写测试程序实 现按键对数码显示的控制，包括点亮和关 闭，显示不同 数字等；

（4）设备释放函数：
static int s3c2440_led_release(struct inode *inode, struct file *filp) { printk(KERN_INFO DEVICE_NAME ": released.\n"); return 0; }
（5）模块入口函数：
#define DEVICE_NAME "led" #define LEDRAW_MINOR 1 //注 2 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); static int ledMajor = 233; //注 3 ① 注1，GPIO 寄存器的包含文件。 ② 注2，设备的次设备号定义为1。 ③ 注3，主设备号定义为233
实验内容：
1．阅读S3C2440 的数据手册，熟悉IO 端口的原理。 2．编写LED 应用程序。 3．编写makefile 文件。 4．下载并调试LED 应用程序。
预备条件：
首先在目标文件系统中手动创建一个 led 字符设备：
mknod dev/led c 233 1 试验设备及工具：
1．硬件：GEC2440开发板。 2．软件：PC 操作系统RED AS4.0 ，minicom，arm-linux开发环境，内核版本2.6.24 3．为编译配置所需的内核。 注意：.config 文件是默认的内核配置文件，我们在编译内核模块之前需要先把内核配置 成默认配置。当然还可以根据其他相关平台的配置文件，在其基础上用make menuconfig 进 一步配置生成目标配置文件； 配置完成并保存退出，产生.config 文件.
基于GEC2440的嵌入式linux
LED 实验

交叉编译工具链的安装
指导如何安装适用于目标板的交叉编译工具 链。
测试交叉编译环境
提供一种简单的方法来测试交叉编译环境是 否设置成功。
目标板与宿主机的连接方式
串口通信
介绍如何通过串口连接目标板和宿主机 ，以及串口通信的配置和常用命令。
USB连接
介绍如何通过USB连接目标板和宿主 机，以及USB通信的配置和常用命令
02
03
嵌入式系统
是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或 帮助操作机器与设备。
特点
具有实时性、硬件可裁剪 、软件可定制、低功耗、 高可靠性等特点。
应用
汽车电子、智能家居、医 疗设备、工业自动化等领 域。
Linux作为嵌入式操作系统的优势
开源
Linux是开源的，可以免费使用和定制，降 低了开发成本。
路由与交换
介绍路由器和交换机的原理及在网 络中的作用。
03
02
IP地址
解释IP地址的分类、寻址方式以及子 网掩码的作用。
网络安全
简述常见的网络安全威胁和防范措 施。
04
TCP/IP协议栈简介
TCP/IP协议栈结构
详细描述TCP/IP协议栈的层次结构，包括应 用层、传输层、网络层和链路层。
IP协议
解释IP协议的核心功能，如地址解析、路由 选择等。
调试工具
介绍常用的调试工具，如gdbserver和gdb等，并说明如何使用这些 工具进行远程调试。
调试过程
详细描述调试过程，包括启动调试会话、设置断点、单步执行代码等 操作。
调试技巧与注意事项
提供调试过程中的一些技巧和注意事项，以提高调试效率和准确性。
03
嵌入式Linux系统开发基础

模块
insmod
init_module()
rmmod
cleanup_module
内核 设备注册 设备功能
设备卸载
基本操作——open和release 基本操作——read和write
用户调用
块设备驱动编写
块设备通常指一些需要以块（如512字节）的方式 写入的设备，如IDE硬盘、SCSI硬盘、光驱等。
块设备驱动编写流程
insmod
模块 init_module()
rmmod
request() cleanup_module
内核 设备注册 设备功能 设备卸载
用户调用
简单的skull驱动实例
skull驱动是最为简单的驱动程序，这里的设备也 就是一段内存，实现简单的读写功能。通过完整 的skull驱动的编写，读者可以了解到整个驱动的 编写流程
LCD驱动中的主要函数
s3c2410fb_init s3c2410fb_cleanup s3c2410fb_probe s3c2410fb_susp ➢ 检测和处理设备出现的错误。
设备驱动程序的特点
内核代码 内核接口 内核机制和服务 可装载 可设置 动态性
模块相关命令
lsmod rmmod insmod和modprobe mknod
模块编程流程
代码编程 模块编译 模块加载
字符设备驱动编写
设备驱动程序流程
skull驱动主要完成的是对一段内存的读写，驱动 程序仅实现了简单的read、write、open、release等 功能
LCD驱动编写实例
LCD控制器内部结构
LCD驱动实例
Framebuffer 关键数据结构 fb_var_screeninfo fb_fix_screeninfon fb_cmap fb_info struct fb_ops

• 查询环节
– 寻址状态口 – 读取状态寄存器的标志位 – 若不就绪就继续查询，直至就绪
• 传送环节
– 寻址数据口 – 是输入，通过输入指令从数据口读入数据 – 是输出，通过输出指令向数据口输出数据
输入状态
N 就绪？ Y 数据交换
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8D
输入
锁存器
设备
+5V
D RQ
-STB
8位 三态 缓冲器
•服务结束后，又返回原 来的断点，继续执行原 来的程序
主程序
中断服务程序 入口
中断请求
程序 断点
提 供 服 务
为 外 设
继
续
执 返回断点
行
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中断传送是一种效率更高的程序传送方式 进行传送的中断服务程序是预先设计好的 中断请求是外设随机向CPU提出的 CPU对请求的检测是有规律的：在每条指令 的最后一个时钟周期采样中断请求输入引脚
• I/O处理机——CPU委托专门的I/O处理机来管理 外设，完成传送和相应的数据处理
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1、 无条件传送方式及其接口
• 在CPU与慢速变化的设备交换数据时，可以认为 它们总是处于“就绪”状态，随时可以进行数据 传送，这就是无条件传送，或称立即传送、同步 传送
• 适合于简单设备，如LED 数码管、按键/按纽等 • 无条件传送的接口和操作均十分简单 • 这种传送有前提：外设必须随时处于就绪状态
• CPU出让系统总线（输出高阻），由DMA控制器 （DMAC）接管系统总线
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传送过程： ⑴ CPU对DMA控制器进行初始化设置 ⑵ 外设、DMAC、CPU， 3者通过应答信号建立联系：CPU将总线暂交

设备驱动简介

设备驱动程序是内核的一部分，它完成以下的功 能。

对设备初始化和释放。 把数据从内核传送到硬件、从硬件读取数据。 读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序 请求的数据。 检测和处理设备出现的错误。

设备驱动程序的特点



内核代码 内核接口 内核机制和服务 可装载 可设置 动态性

模块编程


Linux内核中采用可加载的模块化设计（LKMs， Loadable Kernel Modules），一般情况下编译的 Linux内核是支持可插入式模块的，也就是将最基 本的核心代码编译在内核中，其他的代码可以选 择在内核中或者编译为内核的模块文件。 Linux设备驱动属于内核的一部分，Linux内核的一 个模块可以以两种方式被编译和加载。
模块相关命令

lsmod rmmod insmod和modprobe mknod

模块编程流程

代码编程 模块编译 模块加载

字符设备驱动编写

设备驱动程序流程
模块 insmod init_module() 内核 设备注册

LCD驱动编写实例

LCD控制器内部结构

LCD驱动实例



Franfo fb_fix_screeninfon fb_cmap fb_info struct fb_ops
设备功能
用户调用
rmmod
cleanup_module
设备卸载

基本操作——open和release 基本操作——read和write

实验内容
• 在嵌入式Linux上设计LED控制电路设备驱动 程序ຫໍສະໝຸດ 嵌入式Linux字符型设备
• 嵌入式Linux基本设备类型
– 字符型设备 – 块设备 – 网络设备 – 其他设备（相关的协议栈由kernel附加层支持）
• 嵌入式Linux字符型设备
– 实现和管理简单 – 无需缓冲，直接读写的设备（例如串口设备） – 可以被看作一个类似文件的数据流
与设备驱动程序关联的内核数据结构
Linux内核模块
• Linux模块由没有链接成完整可执行文件的目标 代码组成 • Linux模块可以动态装载（链接）到运行中的内 核中，也可以从内核中动态卸载 • Linux内核提供了对许多模块类型的支持，其中 包括设备驱动程序 • 因为Linux模块运行在内核空间，所以只能调用 内核输出的函数，而不能调用外部库中的函数 （例如只能使用内核输出的printk 函数，而不 能使用libc中的printf函数）
• 申明模块退出函数
– module_exit(cleanup_function);
• 实现模块退出函数
static void __exit cleanup_function(void) { /* Cleanup code here */ }
Linux内核模块管理
• 加载模块（insmod） • 卸载模块（rmmod） • 查询内核中当前加载的模块列表（lsmod）
alteraquartusiiredhatlinuxgnu跨平台开发工具链在嵌入式linux上开发led控制电路设备驱动程序实验?实验原理嵌入式linux设备驱动程序与内核模块嵌入式linux字符型设备嵌入式linux中与设备驱动程序关联的内核数据嵌入式linux中与设备驱动程序关联的内核数据结构嵌入式linux字符型设备驱动程序框架led控制电路设备驱动程序工作原理嵌入式linux设备驱动程序?设备驱动程序是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序相当于硬件的接口操作系统通过设备驱动程序来控制硬件设备的工作备的工作?嵌入式linux中设备驱动程序通常是以内核模块的形式存在的linux内核模块?linux模块由没有链接成完整可执行文件的目标代码组成?linux模块可以动态装载链接到运行中的内核中也可以从内核中动态卸载?linux内核提供了对许多模块类型的支持其中包括设备驱动程序?因为linux模块运行在内核空间所以只能调用内核输出的函数而不能调用外部库中的函数例如只能使用内核输出的printk函数而不能使用libc中的printf函数linux内核模块代码结构?申明模块初始化函数moduleinitinitializationfunction

20XX年复习资料大学复习资料专业：班级：科目老师：日期：linux远程led控制实验报告陈昊 20XXXX20XXXX0XX020XXXX81）实验目的网络接口是计算机一种常用的接口，具有连接线少，通讯简单，得到广泛的使用。

常用的以太网是RJ45接口。

通过本次实验，主要对Linux网络socket通讯的工作原理进行进一步了解，同时，进一步熟悉Linux网络编程。

此外，在了解网络通信的同时，掌握一系列网络通讯调试时基本的检测方法。

2）网络编程原理linux下进行网络编程的基础是TCP/IP协议族，虽然TCP/IP 名称只包含了两个协议，但实际上，TCP/IP 是一个庞大的协议族，它包括了各个层次上的众多协议（见图一）：图1 TCP/IP协议族· ARP：用于获得同一物理网络中的硬件主机地址。

· MPLS：多协议标签协议，是很有发展前景的下一代网络协议。

· IP：负责在主机和网络之间寻址和路由数据包。

· ICMP：用于发送报告有关数据包的传送错误的协议。

· IGMP：被IP主机用来向本地多路广播路由器报告主机组成员的协议。

· TCP：为应用程序提供可靠的通信连接。

适合于一次传输大批数据的情况。

并适用于要求得到响应的应用程序。

· UDP：提供了无连接通信，且不对传送包进行可靠的保证。

适合于一次传输少量数据，可靠性则由应用层来负责。

其中最重要的是TCP协议和UDP协议：1．TCP同其他任何协议栈一样，TCP向相邻的高层提供服务。

因为TCP的上一层就是应用层，因此，TCP数据传输实现了从一个应用程序到另一个应用程序的数据传递。

应用程序通过编程调用TCP并使用TCP服务，提供需要准备发送的数据，用来区分接收数据应用的目的地址和端口号。

通常应用程序通过打开一个socket来使用TCP服务，TCP管理到其他socket的数据传递。

可以说，通过IP的源/目的可以惟一地区分网络中两个设备的关联，通过sock et的源/目的可以惟一地区分网络中两个应用程序的关联。

module_init(led_init);
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
#endif
// MODULE
Led 测试小程序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
printk(KERN_ERR "can't add led device"); return 0; } /*************************************************************************************/
#ifdef MODULE
#include <linux/poll.h> /* COPY_TO_USER */
#include <asm/system.h> /* cli(), *_flags */
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h> #include <asm/hardware.h>
switch(cmd){ case 1: //printk("runing command 1 \n"); if(arg==1){ s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPC5,0); } if(arg==0){ s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPC5,1); } break; case 2: if(arg==1){ s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPC6,0); } if(arg==0){ s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPC6,1); } break; case 3: if(arg==1){ s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPC7,0); } if(arg==0){ s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPC7,1); } break;

另外，在驱动程序中还需调用devfs_register在 /dev目录下创建设备文件节点，作为应用程序 访问设备的入口。
目录
嵌入式Linux字符设备的驱动程序结构 设备驱动程序中的问题 GPIO原理介绍 LED的驱动程序实例及测试
I/O端口
驱动程序是介于操作系统和系统硬件之间 的负责通信的接口，它把软件和硬件分开， 其作用如图：
作。如清除缓冲区。如果设备是独占的，则open函 数必须将设备标记成忙状态。
Close入口点
Close函数负责关闭设备的操作。 当最后一次使用设备完成后，调用close函数，关闭
设备文件。独占设备必须标记为可再次使用。
字符设备驱动程序的入口
Read入口点
Read函数负责从设备上读数据和命令，有缓冲区的 I/O设备操作一般是从缓冲区里读数据。
loff_t * f_ops) {
return count; }
// ------------------- WRITE ----------------------ssize_t GPIO_LED_write (struct file * file ,const char * buf, size_t
这些通用的GPIO接口是可配置的。每个端口都可以通 过软件配置寄存器来满足不同系统和设计的需要。在运 行主程序之前，必须先对每一个用到的引脚的功能进行 设置。如果某些引脚的复用功能没有使用，那么可以先 将该引脚设置为I/O端口。
S3C2410X芯片与端口相关的寄存器
端口控制寄存器（GPACON—GPHCON）
Linux的设备文件是同硬件一一对应的，因而对设备的 操作可以通过对设备文件的操作来实现。而这些操作方 式其实就是一些标准的系统调用，如open()、read()、 write()、close()等。实际上，file_operations就是把系 统调用和驱动程序关联起来的关键数据结构。这个结构 的每个成员都对应着一个系统调用。

这就要求驱动程序中必须具备模块的基本 要素，即包含模块加载module_init与卸载 函数module_ _exit 。
驱动程序的设备注册
在设备驱动程序模块初始化的时候，设备驱动 程序会通过入口点向系统登记一个字符设备的 驱动程序，以便系统在适当的时候调用。
嵌入式Linux系统里，通过调用register-chrdev 向系统注册字符型设备驱动程序。如果操作成 功，设备名就会出现在/proc/devices文件里。
当用户进程利用系统调用对设备文件进行读写操作时， 这些系统调用通过设备的主设备号和次设备号来确定相 应的设备驱动程序，然后读取file_operations中相应的 函数指针，接着把控制权交给函数，从而完成了Linux 设备驱动程序的工作。
字符设备驱动程序的入口
Open入口点
Open函数负责打开设备、准备I/O。 Open函数必须对将要进行I/O操作做好必要的准备工
I/O端口
和硬件打交道不能离开I/O端口，以前ISA设备 是占用实际的I/O端口，而在嵌入式Linux下，操 作系统没有把I/O端口屏蔽掉。换句话说，任何 驱动程序都可对任意的I/O端口进行操作，这样 往往很容易引起混乱，不便于管理。所以，每 个驱动程序都应该避免使用端口时发生冲突。
为了避免误用端口，导致系统崩溃。在使用I/O 端口前，应该首先检查此I/O端口是否已有别的 程序在使用，如果没有，再把此端口标记为正 在使用，使用完成以后释放端口。
Write入口点
Write函数负责往设备上写数据。有缓冲区的I/O设备 操作一般是把数据写入到缓冲区里。
Ioctl入口点
Ioctl函数执行读、写之外的操作，主要实现对设备的 控制。
字符设备驱动程序的入口
Select入口点

//文件最后修改的时间
time_t
i_ctime;
//结点最后修改的时间
unsigned int
i_blkbits; //位数
unsigned long i_blksize; //块大小
unsigned long i_blocks;
//文件所占用的块数
unsigned long i_version; //版本号
struct address_space i_data;
//数据
struct dquot *i_dquot[MAXQUOTAS];
//索引结点的磁盘限额
struct list_head
i_devices;
//设备文件形成的链表
struct pipe_inode_info
*i_pipe; //指向管道文件
struct semaphore
i_sem;
//用于同步操作的信号量结构
第7章 嵌入式Linux设备驱动程序开发
struct semaphore
i_zombie;
//索引结点的信号量
struct inode_operations
*i_op; //索引结点操作
struct *i_fop; //指向文件操作的指针
loff_t *); ssize_t (*writev) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long,
loff_t *); ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t,
struct { 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

《嵌入式Linux下LED报警灯驱动设计及编程》实验报告学生姓名：学号：专业班级：指导教师：完成时间：实验5 嵌入式Linux下LED报警灯驱动设计及编程一.实验目的理解驱动本质，掌握嵌入式Linux系统下驱动开发相关知识，包括端口寄存器访问、接口函数编写、和文件系统挂接、注册及相关应用编程等知识点。

二.实验内容实验嵌入式Linux下LED报警灯驱动设计及跑马灯应用编程实验添加看门狗功能的跑马灯应用编程三.预备知识Linux使用、驱动相关知识等四.实验设备及工具（包括软件调试工具）硬件：ARM 嵌入式开发平台、PC 机Pentium100 以上、串口线。

软件： WinXP或UBUNTU开发环境。

五.实验步骤前期准备（1）看懂相关硬件电路图【见S3C6410实验箱电路图-底板.pdf】，以LED报警灯为例进行设计打开PDF硬件电路图，明确LED灯用到的多个GPIO及其控制器本实验电路 LED1-------GPM0LED2-------GPM1LED3-------GPM2LED4-------GPM3LED5-------GPM4LED6-------GPM5LED7-------GPQ0LED8-------GPQ1得出结论：8个LED灯使用到的硬件控制器分别为GPM和GPQ两个硬件控制器（2）在芯片手册中找到相应的硬件控制器部分，重心是看懂端口寄存器本实验要求完成LED流水灯设计，所以需要设置控制器中端口寄存器：G PMCON----设置相应位为输出口G PMDAT-----控制相应位输出高电平-----点亮LED灯输出低电平-----熄灭LED灯(3) linux内核中相关寄存器读写函数读寄存器函数readl(寄存器虚地址);写寄存器函数writel(值(无符号整型), 寄存器虚地址);具体端口寄存器地址宏定义在/opt/FriendlyARM/文件夹下的文件中，如端口M寄存器在文件中有定义：#define S3C64XX_GPMCON (S3C64XX_GPM_BASE + 0x00)#define S3C64XX_GPMDAT (S3C64XX_GPM_BASE + 0x04)LED报警灯驱动设计(1)头文件包含和相关宏定义#include <linux/>#include <linux/>.release=___s3c6410_led_release______,.unlocked_ioctl=___s3c6410_led_ioctl____,};(3)添加模块标记代码static int __init led_dev_init(void){int ret;编写（1）编写如下：all:make –clean:rm -rf *.ko *.o(3) 编译使用命令编译：_____#make_____________________________编译完成后生成驱动文件。

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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);