编写嵌入式Linux设备驱动程序的实例教程

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开发教程pdf嵌入式Linux开发是指在嵌入式系统中使用Linux操作系统进行开发的过程。

Linux作为一种开源操作系统，具有稳定性、可靠性和灵活性，因此在嵌入式系统中得到了广泛的应用。

嵌入式Linux开发教程通常包括以下内容：1. Linux系统概述：介绍Linux操作系统的发展历程和基本原理，包括内核、文件系统、设备驱动等方面的知识。

了解Linux系统的基本结构和工作原理对后续的开发工作至关重要。

2. 嵌入式开发环境搭建：通过搭建开发环境，包括交叉编译器、调试器、仿真器等工具的配置，使得开发者可以在本机上进行嵌入式系统的开发和调试。

同时，还需要了解各种常用的开发工具和调试技术，如Makefile的编写、GDB的使用等。

3. 嵌入式系统移植：嵌入式系统往往需要根据不同的硬件平台进行移植，以适应各种不同的硬件环境。

这个过程包括引导加载程序的配置、设备驱动的移植和内核参数的调整等。

移植成功后，就可以在目标硬件上运行Linux系统。

4. 应用程序开发：在嵌入式Linux系统上进行应用程序的开发。

这包括编写用户空间的应用程序，如传感器数据采集、数据处理、网络通信等功能。

还需要熟悉Linux系统提供的各种库函数和API，如pthread库、socket编程等。

5. 系统优化和性能调优：在开发过程中，经常需要对系统进行调优和优化，以提高系统的性能和稳定性。

这包括对内核的优化、内存管理的优化、性能分析和调试等。

只有深入了解和熟练掌握这些技术，才能使得嵌入式系统运行得更加高效和稳定。

嵌入式Linux开发教程PDF通常会结合理论和实践相结合的方式进行教学，通过实际的案例和实践操作，帮助开发者快速掌握嵌入式Linux开发的技术和方法。

同时还会介绍一些常见的开发板和硬件平台，以及开源项目等，帮助开发者在实际项目中应用所学的技术。

总之，嵌入式Linux开发教程PDF提供了系统而详细的指导，帮助开发者快速入门嵌入式Linux开发，掌握相关的技术和方法，以便更好地进行嵌入式系统的开发工作。

nuc980 linux 编程NUC980是一种基于ARM架构的嵌入式处理器，适用于嵌入式Linux系统的开发。

下面是在NUC980上进行Linux编程的一些基本步骤：1. 准备开发环境：首先，需要安装交叉编译工具链，以便在主机上编译适用于NUC980的Linux内核和应用程序。

可以在NUC980官方网站上找到相关工具链的下载链接，并按照说明进行安装。

2. 下载内核源代码：到NUC980官方网站下载相应的Linux内核源代码，并解压到合适的目录中。

3. 配置内核：进入内核源代码目录，运行`make menuconfig`命令，此命令会打开一个配置界面，可以根据需求选择和配置内核功能，包括硬件驱动、网络协议、文件系统等。

4. 编译内核：运行`make`命令开始编译内核。

此过程可能需要一些时间，取决于计算机配置和源代码大小。

最终会生成一个内核镜像文件，一般存放在`arch/arm/boot`目录下。

5. 编写应用程序：使用交叉编译工具链，在主机上编写适用于NUC980的应用程序。

可以使用C语言或者其他支持的编程语言进行开发。

6. 交叉编译应用程序：使用交叉编译工具链对应用程序进行编译。

例如，如果使用的交叉编译工具链为`arm-linux-gcc`，可以运行`arm-linux-gccyour_program.c -o your_program`命令进行编译。

7. 将内核镜像和应用程序烧写到NUC980开发板：将编译好的内核镜像和应用程序烧写到NUC980开发板的存储介质上。

可以使用相应的工具或者方法来完成烧写。

8. 运行：将存储介质插入到NUC980开发板上，并启动开发板。

系统会加载内核，并执行应用程序。

这些是在NUC980上进行Linux编程的基本步骤。

具体的开发过程还可能涉及其他方面的内容，如设备驱动的编写、系统调试等，具体要根据具体的需求和实际情况来确定。

嵌入式系统实验报告Linux 设备驱动实验学院专业学生姓名实验台号指导教师提交日期一、实验目的1.了解Linux驱动程序的结构；2.掌握Linux驱动程序常用结构体和操作函数的使用方法；3.初步掌握Linux驱动程序的编写方法及过程；4.掌握Linux驱动程序的加载方法。

二、实验内容1.实现helloworld驱动，观察驱动的加载和释放过程；2.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；3.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。

三、实验原理3.1驱动程序介绍驱动程序负责将应用程序如读、写等操作正确无误的传递给相关的硬件，并使硬件能够做出正确反应的代码。

驱动程序像一个黑盒子，它隐藏了硬件的工作细节，应用程序只需要通过一组标准化的接口实现对硬件的操作。

3.2 Linux设备驱动程序分类Linux设备驱动程序在Linux的内核源代码中占有很大的比例，源代码的长度日益增加，主要是驱动程序的增加。

虽然Linux内核的不断升级，但驱动程序的结构还是相对稳定。

Linux系统的设备分为字符设备(char device)，块设备(block device)和网络设备(network device)三种。

字符设备是指在存取时没有缓存的设备，而块设备的读写都有缓存来支持，并且块设备必须能够随机存取(random access)。

典型的字符设备包括鼠标，键盘，串行口等。

块设备主要包括硬盘软盘设备，CD-ROM等。

网络设备在Linux里做专门的处理。

Linux的网络系统主要是基于BSD unix的socket 机制。

在系统和驱动程序之间定义有专门的数据结构(sk_buff)进行数据传递。

系统有支持对发送数据和接收数据的缓存，提供流量控制机制，提供对多协议的支持。

3.3驱动程序的结构驱动程序的结构如图3.1所示，应用程序经过系统调用，进入核心层，内核要控制硬件需要通过驱动程序实现，驱动程序相当于内核与硬件之间的“系统调用”。

《嵌入式Linux驱动程序》PDFThe success's road嵌入式Linux驱动程序设计/doc/744669185.html,远见品质今天的内容v Linux驱动程序和应用程序的区别 v 嵌入式Linux驱动程序特点v 高效的嵌入式Linux内核和驱动程序开发 v 嵌入式Linux内核开发工具远见品质驱动程序对比应用程序v 应用程序是一个进程编程从主函数main()开始主函数main()返回即是进程结束v 驱动程序是一系列内核函数驱动程序向内核添加了一些函数,是内核的一部分üOpen() üRelease() üRead() üWrite() 这些函数由内核在适当的时候来调用这些函数可以用来完成硬件访问等操作远见品质Linux驱动程序介绍v 驱动程序的分类 v 设备驱动程序分字符设备块设备网络接口另外有一些设备驱动比较特殊,比如ip forwarding accelerator, cypher coprocessor, realtime extend hardware远见品质Linux驱动程序介绍(2)v 嵌入式Linux驱动已经支持的设备门类齐全,已成为linux相对其他嵌入式操作系统的一大优势工业控制常用的串口,并口人机输入设备鼠标,键盘,触摸屏彩色,黑白液晶显示输出远见品质Linux驱动程序介绍(3)v 嵌入式Linux驱动包含了完善的基础设施,这是Linux另一大优势网络的完善支持包括ü TCP/UDP/IP ü Firewall ü WLAN ü IP forwarding,IPSEC,VPN USB主机和设备的全面支持,包括ü USB Hard Disk,Flash Disk ü USB Camera ü USB 网卡ü USB HID 支持各种标准总线和I/O规范远见品质Linux驱动程序介绍(4)v 嵌入式Linux支持非常多的文件系统DOS/Windows兼容的vfat,NTFS Linux自有的ext2,ext3文件系统强大的企业级文件系统XFS,ReiserFS 针对嵌入式FLASH存储器设计的JFFS2/YAFFS2文件系统可堆叠统一化文件系统的UNIONFS cryptfs gzipfs 实现 Compression/Cipher on the Fly远见品质Linux驱动程序介绍(5)v 嵌入式Linux支持丰富的音频和视频硬件,以及各种流行的codec,包括mpeg4,wmv9,realvideo. v 嵌入式Linux支持图形硬件加速,可以充分利用图形硬件的强大功能 v 嵌入式Linux的驱动/图形库有DirectFB OpenGL ES Simple DirectMedia Layer QT-embedded GTK+ 2.0远见品质驱动程序的作用v 从传统嵌入式开发角度来看,Linux驱动程序是直接操控硬件的软件直接读写硬件寄存器,控制硬件操作设备缓冲区数据读写存储介质,比如flash或硬盘操作输出设备和执行机,例如打印,开关门襟等等远见品质驱动程序的作用(2)v 从应用软件编写人员来看,Linux驱动程序提供软件访问硬件的机制应用软件通过驱动程序安全高效的访问硬件驱动程序文件节点可以方便的提供访问权限控制驱动程序作为一个隔离的中间层软件,将底层细节隐藏起来,提高了软件的可移植性和可重用性接口鲜明的Linux 驱动程序便于将软件划分开, 并隔离有缺陷的代码,对于项目的管理有积极贡献远见品质访问Linux设备驱动的方法v 设备提供dev文件系统节点和proc文件系统节点 v 应用程序通过dev文件节点访问驱动程序字符型驱动一般通过标准的文件I/O访问块设备在上层加载文件系统,比如以FAT32 的形式访问网络设备通过SOCKET来访问v 应用程序通过proc文件节点可以查询设备驱动的信息远见品质驱动程序在哪儿v 驱动程序位于内核源代码的drivers目录下,按照层次结构分门别类放置v 驱动程序占kernel源代码超过50%. v 开发完毕的驱动程序,放置在/lib/modules/kernel-version里远见品质嵌入式Linux驱动程序特点v 嵌入式Linux驱动程序需求多样嵌入式设备硬件各异嵌入式处理器往往资源有限,比如处理速度, 存储器容量,总线带宽,电池容量等v 开发团队面临上市时间的压力v 开发驱动程序需要专业知识,包括硬件和软件的远见品质典型的嵌入式设备框图远见品质典型的嵌入式设备框图v Intel PXA远见品质嵌入式Linux驱动程序特点(2)v 嵌入式系统硬件还在不停的更新进步v 国际上嵌入式芯片提供商如intel, samsung,freescale,TI,ST 每年都有新品推出v Linux对于ARM,PPC/PPC64, MIPS/MIPS64,x86都有很好的支持v 芯片花样繁多的功能总是需要相应的驱动程序远见品质Linux驱动程序开发流程v 熟悉设备的特性 v 确定设备驱动程序是哪一类 v 编写测试用例 v 搜集可重用的代码 v 编写自己的驱动程序代码 v 调试,编码,测试远见品质Linux驱动程序的开发环境v 本机编译调试开发环境配置简单无需网络环境适用于配置较高的x86机器v 主机+目标机主机可以自由选择Linux或Windows+Cygwin 主机和目标机通过网络共享文件系统内核崩溃不会影响主机远见品质Linux驱动程序的开发环境v 主机+目标机环境包括主机运行的工具链:cross gcc + glibc + gdb, 如果是windows主机还要有cygwin仿真环境主机运行远程服务,常用的有tftp用来传送内核映像,initrd,nfs用来共享文件系统目标机运行ssh或telnet等远程登陆服务,用来调试驱动程序。

嵌入式Linux系统下I2C设备驱动程序的开发【摘要】 I2C总线是一种很通用的总线，具有简单、高效等特点，广泛应用在各种消费类电子产品及音视频设备上，在嵌入式系统的开发中也经常用到。

本文分析了嵌入式 linux系统中I2C驱动程序的结构，并结合一个具体的I2C 时钟芯片DS1307，说明在嵌入式linux系统下开发I2C设备驱动程序的一般流程。

【关键字】I2C总线嵌入式linux 驱动开发1、I2C总线简介I2C (Inter-Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。

I2C总线最主要的优点就是简单性和有效性。

1.1 I2C总线工作原理I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，各种被控制器件均并联在这条总线上，每个器件都有一个唯一的地址识别，可以作为总线上的一个发送器件或接收器件(具体由器件的功能决定) [1]。

I2C总线的接口电路结构如图1所示。

图1 I2C总线接口电路[1]1.2 I2C总线的几种信号状态[1]1. 空闲状态：SDA和SCL都为高电平。

2. 开始条件(S)：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

3. 结束条件(P)：SCL为低电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

4. 数据有效：在SCL的高电平期间， SDA保持稳定，数据有效。

SDA的改变只能发生在SCL的底电平期间。

5. ACK信号: 数据传输的过程中，接收器件每接收一个字节数据要产生一个ACK信号，向发送器件发出特定的低电平脉冲，表示已经收到数据。

1.3 I2C总线基本操作I2C总线必须由主器件（通常为微控制器）控制，主器件产生串行时钟（SCL），同时控制总线的传输方向，并产生开始和停止条件。

数据传输中，首先主器件产生开始条件，随后是器件的控制字节（前七位是从器件的地址，最后一位为读写位）。

接下来是读写操作的数据，以及 ACK响应信号。

实现一个嵌入式Linux设备驱动程序的大致流程如下:(l)查看原理图，理解设备的工作原理。

(2)定义主设备号。

设备由一个主设备号和一个次设备号来标识。

主设备号唯一标识了设备类型，即设备驱动程序类型，它是块设备表或字符设备表中设备表项的索引。

次设备号仅由设备驱动程序解释，区分被一个设备驱动控制下的某个独立的设备。

alloc_chrdev_region 申请主设备号unregister_chrdev_region 释放主设备号(3)实现初始化函数。

在驱动程序中实现驱动的注册和卸载。

int register_chrdev 注册设备int unregister_chrdev 卸载设备(4)设计所要实现的文件操作，定义file--operations结构。

file_operations的主要成员：struct module *owner: 指向模块自身open：打开设备release：关闭设备read：从设备上读数据write：向设备上写数据ioctl：I/O控制函数llseek：定位读写指针mmap：映射设备空间到进程的地址空间(5)实现所需的文件操作调用，如read，write等。

(6)实现中断服务，并用request--irq向内核注册，中断并不是每个设备驱动所必需的。

(7)编译该驱动程序到内核中，或者用insmod命令加载模块。

(8)测试该设备，编写应用程序，对驱动程序进行测试。

典型字符设备驱动编写框架：1 编写硬件接口函数2 建立文件系统与设备驱动程序间的接口，如：struct file_operations结构体3 注册设备到chrdevfs全局数组中，注册或注销设备可以在任何时候，但一般在模块加载时注册设备，在模块退出时注销设备。

（module_init（）；module_exit （）；）4 以模块方式编译驱动源码，并将其加载到内核中5 创建设备节点，mknode6 编写应用程序访问底层设备。