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嵌入式外部设备与驱动

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Linux外部设备与驱动 1. Linux 设备文件介绍： 在Linux中,所有的设备以文件的形式出现在目录 /dev 中。它们可读、可写，如果你有权限这么做的话。 Linux操作系统把设备纳入文件系统的范畴来管理。 每个设备在Linux系统上看起来都像一个文件，它们存放在/dev目录中，称为"设备节点"。 设备文件列表能够揭示设备的一些重要细节：ls -l /dev/tty3 我的系统给出如下的输出：crwxr-xr-x 1 root tty 4, 67 Mar 13 22:59 ttyS3 最左边的“c”表明这是一个字符设备。如果是“b”则意味着“块设备”，“p”=先入先出设备（FIFO），“u”=非缓冲字符设备，“d”=目 录，“l”=符号链接。数字“4，67”的意思是主设备号为4，次设备号为67。 2. Linux内核驱动之主次编号： ls -l 命令,看到在设备文件项中有 2 个数(由一个逗号分隔)在最后修改日期前面, 这里通常是文件长度出现的地方. 这些数字是给特殊设备的主次设备编号。 crw-rw-rw- 1 root root 1, 3 Apr 11 2002 null crw------- 1 root root 10, 1 Apr 11 2002 psaux crw------- 1 root root 4, 1 Oct 28 03:04 tty1 crw-rw-rw- 1 root tty 4, 64 Apr 11 2002 tty0 crw-rw---- 1 root uucp 4, 65 Apr 11 2002 ttyS1 crw--w---- 1 vcsa tty 7, 1 Apr 11 2002 vcs1 crw--w---- 1 vcsa tty 7,129 Apr 11 2002 vcsa1 crw-rw-rw- 1 root root 1, 5 Apr 11 2002 zero 主设备号：标识设备对应的驱动程序。一般“一个主设备号对应一个驱动程序”。 主编号标识设备相连的驱动. 例如, /dev/null 和 /dev/zero 都由驱动 1 来管理, 而虚拟控制台和串口终端都由驱动 4 管理; 同样, vcs1 和 vcsa1 设备都由驱动 7 管理. 现代 Linux 内核允许多个驱动共享主编号, 但是你看到的大部分设备仍然按照一个主编号一个驱动的原则来组织. 次设备号：每个驱动程序负责管理它所驱动的几个硬件实例，这些硬件实例则由次设备号来表示。同一驱动下的实例编号，用于确定设备文件所指的设备。 次编号被内核用来决定引用哪个设备. 依据驱动是如何编写的, 可以从内核得到一个设备的直接指针, 或者可以自己使用次编号作为本地设备数组的索引. 不论哪个方法, 内核自己几乎不知道次编号的任何事情, 除了它们指向你的驱动实现的设备. 可通过ls –l “设备文件名”命令查看设备的主次设备号，以及设备的类型。 3. 常见设备的清单： /dev/ttyS0 – 第一个串行口。鼠标通常接在这里。 /dev/ttyS1 – 第二个串行口。你的调制解调器很可能接在这里。 /dev/ttyS2 和 /dev/ttyS3 是第三和第四个串行口（一般不存在，但你的内置调制解调器可以被设置成使用其中之一）。 /dev/modem – 串口调制解调器。通常是一个指向 /dev/ttyS1、/dev/ttyS2 或 /dev/ttyS3 的符号链接，具体取决于你的调制解调器接在那个串行端口。 /dev/lp0 – 接在第一个并行口的打印机。通常你的打印机接在这里。 /dev/lp1 – 接在第二个并行口的打印机（一般不存在）。 /dev/fd0 – 第一个软盘驱动器（一般都有）。 /dev/fd1 – 第二个软盘驱动器。 /dev/hda – 第一个 IDE 硬盘（整个硬盘）。大多数 IBM 兼容 PC 的硬盘是 IDE 设备。 /dev/hdb – 第二个 IDE 硬盘（整个硬盘）。很多计算机中，IDE 光驱接在这里。 /dev/cdrom – 指向相应设备的链接，通常是 /dev/hdc 或 /dev/hdb（CDROM）或/dev/scd0（CD-R/RW）。 /dev/hda1 – 第一个 IDE 硬盘的第一个分区。/dev/hda2 时第一个 IDE 硬盘的第二个分区。不难猜测，/dev/hdd8 将会是第四个IDE硬盘的第八分区。 /dev/tty1 – 第一个字符终端。/dev/tty2 时第二个字符终端，以此类推。 /dev/sda – 第一个 SCSI 硬盘（整个硬盘）。在一台家用计算机中，不太可能有 SCSI 设备（昂贵）。 /dev/sdb – 第二个 SCSI 硬盘（“sdc”是第三个 SCSI 硬盘，以此类推。一个系统中可以有多个 SCSI 硬盘）。 /dev/sda1 – 第一个 SCSI 硬盘的第一个分区。 4. 设备驱动程序简介： 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， 应用程序可以象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，它完成以下的功能: 1.对设备初始化和释放. 2.把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据. 3.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. 4.检测和处理设备出现的错误. 5. Linux系统设备分类： Linux系统将设备分为三种基本类型：字符设备；块设备；网络设备。 字符设备和块设备的主要区别是:在对字符设备发出读/写请求时，实 际的硬件I/O一般就紧接着发生了，块设备则不然，它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，如果不能，就 调用请求函数来进行实际的I/O操作.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CPU时间来等待. 字符设备 一个字符( char ) 设备是一种可以当作一个字节流来存取的设备( 如同一个文件 ); 一个字符驱动负责实现这种行为. 这样的驱动常常至少实现 open, close, read, 和 write 系统调用. 块设备 如同字符设备, 块设备通过位于 /dev 目录的文件系统结点来存取. 一个块设备(例如一个磁盘)应该是可以驻有一个文件系统的. 在大部分的. Linux, 允许应用程序读写一个块设备象一个字符设备一样 -- 它允许一次传送任意数目的字节. 结果就是块和字符设备的区别仅仅在内核在内部管理数据的方式上, 并且因此在内核/驱动的软件接口上不同 网络设备 任何网络事务都通过一个接口来进行, 网络设备就是一个能够与其他主机交换数据的设备. 通常, 一个接口是一个硬件设备, 但是它也可能是一个纯粹的软件设备, 比如环回接口。一个网络接口负责发送和接收数据报文, 在内核网络子系统的驱动下, 不必知道单个事务是如何映射到实际的被发送的报文上的。 6. Linux内核驱动之一些重要数据结构 大部分驱动程序涉及三个重要的内核数据结构：文件操作file_operations结构体、文件对象file结构体、索引节点inode结构体。 6.1 文件操作file_operations结构体： 结构体file_operations在头文件 linux/fs.h中定义，用来存储驱动提供的对设备进行各种操作的函数的指针。 结构体的每个域都对应着驱动模块用来处理某个被请求的事务的函数的地址。 struct file_operations { struct module *owner; ssize_t(*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *); ssize_t(*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *); … } struct module *owner：第一个 file_operations 成员根本不是一个操作; 它是一个指向拥有这个结构的模块的指针. 这个成员用来在它的操作还在被使用时阻止模块被卸载. 几乎所有时间中, 它被简单初始化为 THIS_MODULE, 一个在 中定义的宏.

int (*open) (struct inode *, struct file *); 驱动程序提供open 方法，让用户进程使用设备之前，进行一些初始化的工作。例如：检查设备特定的错误；如果第一次打开设备, 则初始化设备。

int (*release) (struct inode *, struct file *); 在文件结构被释放时引用这个操作. 如同 open, release 返回值可以为 NULL.

ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *); 用来从设备中读取数据。非负返回值表示成功读取的直接数。

ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *); 发送数据给设备. 如果 NULL, 把-EINVAL 返回给调用 write 系统调用的程序. 如果非负, 返回值代表成功写的字节数.

loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int); llseek 方法用作改变文件中的当前读/写位置, 并且新位置(正的)作为返回值. loff_t 参数是一个"long offset", loff_t是在LINUX中定义的长偏移量。

int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long); ioctl提供发出设备特定命令的方法(例如格式化软盘的一个磁道, 这不是读也不是写). 进行超出简单的数据传输之外的操作，各种硬件控制操作. 6.2文件对象file结构体 struct file, 定义于 , 是设备驱动中第二个最重要的数据结构. 文件结构代表一个打开的文件. (它不特定给设备驱动; 系统中每个打开的文件有一个关联的 struct file 在内核空间). 它由内核在 open 时创建, 并传递给在文件上操作的任何函数, 直到最后的

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嵌入式系统设计的基础知识

嵌入式系统设计的基础知识

嵌入式系统设计的基础知识嵌入式系统是指嵌入到其他设备中，完成特定功能的计算机系统。

常见的嵌入式系统包括智能手机、数字电视机顶盒、汽车电子、工业自动化等领域。

因为嵌入式系统通常空间、能耗、成本要求都非常严苛，所以它们和通用计算机相比有很多不同之处。

本文将从嵌入式系统设计的角度，介绍嵌入式系统设计的基础知识。

一、嵌入式系统的硬件设计基础知识嵌入式系统的硬件设计是指对嵌入式系统的各个硬件组成部分进行设计、选型、集成、排布的过程。

嵌入式系统的硬件设计必须考虑以下几个方面。

1.芯片选型单片机（MCU）是嵌入式系统常用的芯片，由于嵌入式系统对芯片的集成度要求很高，常用的MCU都集成了很多模拟和数字外设如模数转换器（ADC）、通用异步收发器（UART）、同步串行收发器（SPI）、I2C接口等，可以很方便地与外部设备进行通讯。

当然，其他器件如FPGA、DSP等也可以作为嵌入式系统的芯片。

2.电源选择嵌入式系统的电源选择不仅要考虑芯片的输入电压特性，还要考虑嵌入式系统的整体功耗和稳定性，特别是对于多电压需求的系统更要注意电源的设计。

3.尺寸和布局嵌入式系统的尺寸和布局既要考虑外部尺寸限制，又要考虑内部线路的布局和信号的传输特性。

因为一旦系统原型被制作出来，改动就会变得十分困难，这就要求硬件设计人员对布局的精确把握和对参数的准确计算。

4.时钟电路嵌入式系统内的各个部件需要同步，通常需要一个精确的时钟电路驱动。

在时钟电路的设计中，要考虑功耗、抗干扰性等因素。

二、嵌入式系统的软件设计基础知识嵌入式系统的软件设计是指嵌入式系统的固件设计、操作系统选择和软件架构的设计等多个方面。

在开发嵌入式系统时，软件设计是非常重要的一个环节。

1.固件设计在开发嵌入式系统时，需要编写固件程序，这是嵌入式系统的基础软件。

固件程序通常被编写在C语言或某些汇编语言中。

编写固件程序时，需要考虑程序的规模、执行速度、可维护性、代码安全性等多重因素。

史上最详细！嵌入式系统知识和接口技术总结

史上最详细！嵌入式系统知识和接口技术总结

史上最详细！嵌⼊式系统知识和接⼝技术总结1什么是嵌⼊式IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电⽓和电⼦⼯程师协会）对嵌⼊式系统的定义：“⽤于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。

原⽂为：Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）。

嵌⼊式系统是⼀种专⽤的计算机系统，作为装置或设备的⼀部分。

通常，嵌⼊式系统是⼀个控制程序存储在ROM中的嵌⼊式处理器控制板。

事实上，所有带有数字接⼝的设备，如⼿表、微波炉、录像机、汽车等，都使⽤嵌⼊式系统，有些嵌⼊式系统还包含操作系统，但⼤多数嵌⼊式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。

从应⽤对象上加以定义，嵌⼊式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。

国内普遍认同的嵌⼊式系统定义为：以应⽤为中⼼，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应⽤系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专⽤计算机系统。

⼀个嵌⼊式系统装置⼀般都由嵌⼊式计算机系统和执⾏装置组成,嵌⼊式计算机系统是整个嵌⼊式系统的核⼼，由硬件层、中间层、系统软件层和应⽤软件层组成。

执⾏装置也称为被控对象，它可以接受嵌⼊式计算机系统发出的控制命令，执⾏所规定的操作或任务。

执⾏装置可以很简单，如⼿机上的⼀个微⼩型的电机，当⼿机处于震动接收状态时打开；也可以很复杂，如SONY 智能机器狗，上⾯集成了多个微⼩型控制电机和多种传感器，从⽽可以执⾏各种复杂的动作和感受各种状态信息。

2嵌⼊式系统的组成⼀、硬件层硬件层中包含嵌⼊式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通⽤设备接⼝和I/O接⼝（A/D、D/A、I/O等）。

在⼀嵌⼊式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了⼀个嵌⼊式核⼼控制模块。

嵌入式Linux下键盘驱动的设计与实现

嵌入式Linux下键盘驱动的设计与实现


４ ｌ Ｉ 动 程 序结构 Ｃ驱
Ｌｉ ｕ ｎ ｘ系统 中， 每个打开 的文件都继承 了某类 文件 操作 表 ， 户基 于 该 文件 的 函数 操作 表来 对该 文 件操 用 作 ， 于设备 文件来 说 ， 对 文件对 象继承 了它 的主 设备号 所在驱 动程 序 的文 件操 作表 。设备 的文 件操作 表 是设
寄存器 中保 存的键值 。
３ Ｉ 工作 原理 Ｉ Ｃ
ＩＣ Ｉｔｒ Ｉ ） Ｉ （ ｅ— Ｃ 总线是 Ｐ ｉ ｐ 公司推出的一种同步 串 ｎ ｈｌ ｓ ｉ
行数据传输的标准总线 ， 其标准总线传输速率为 １ ０ ｂ ｋ／ ０
备 驱动 的起 点 ， 但往往 并不在这个 层次上直接 完成设备 操作 。而是采用 了分层设计 的思 想ｌ 。如果在某个层次 ３ 】 上对 不 同对象 的某类操 作具有某种共 性 ， 么就 可 以像 那 提取 “ 因式”那样将这 类操作抽象 出来 ， 公 然后 建立更 低一级 的操作层 次来 区分 不同 的对象 ， 这样就形 成 了不 同层 次 的驱 动接 口。
了对 总线及其设备进 行操作 的各种 函数 ， 在源代码 中是 Ｉ － ｏｅＣ Ｉ ｃｒ ．文件。Ｉ — ｒｃ Ｃ Ｉ ｐｏ 是在 ｐ ｏ 文件系统中建立 Ｉ Ｃ ｒｃ Ｉ Ｃ 总线及其设备接人点的文件 ， ＩＣ— ｒ ｃ Ｃ文件构成 。 由 Ｉ ｐｏ ． ＩＣ ｄ ｖ模块负责在 ／ ｅ Ｉ—ｅ ｄ ｖ文件系统中建立 ＩＣ总线及其 Ｉ 设备 的接人点 ， 它可 以让 ＨＣ设备的驱动程序在用户空间
主从系统 。在多主系统 中， 总线本 身提供 了一 种冲突检
测的方法 ， 当多个挂载在 总线上 的设备 试 图控 制总线进 行通信时 ， Ｃ能够有效地 管理多个 挂载在总线上 的设 Ｉ Ｉ 备。本系统 中 ，Ｉ Ｉ Ｃ总线采用主从结构 ， 即总线上只有一
嵌入式系统概述ppt

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Connecting SRAM
服务特 权
共享文档下载特权
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档消耗一个共享文档下载特权。
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享受100次共享文档下载特权，一次 发放，全年内有效
赠每的送次VI的发P类共放型的享决特文定权档。有下效载期特为权1自个V月IP，生发效放起数每量月由发您放购一买次，赠 V不 我I送 清 的P生每 零 设效月 。 置起1自 随5每动 时次月续 取共发费 消享放， 。文一前档次往下，我载持的特续账权有号，效-自
包权
人书友圈7.三端同步
一、嵌入式系统的定义
嵌入式系统：
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，
其软硬件可配置，对功能、可靠性、成本、体积、 功耗有严格约束的一种专用系统。
专用计算机系统(非PC智能电子设备)
以应用为中心
以计算机技术为基础
软件硬件可裁剪
适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、 功耗严格要求
嵌入式系统硬件
Power Supply Oscillation Circuit
Reset Circuit
Ports
Chip Board Ciruit
Prescaler
CPU CORE
Interrupt Controler
Timer DMA
CPU
I/O Port A/D
Connectong for Debugging
前言
课程设置的必要性 嵌入式系统涉及现代生活的方方面面 应用日趣复杂 微处理器技术长足发展 嵌入式软件技术成为核心