试验七嵌入式系统驱动试验资料

1、实验七ARM9嵌入式系统硬件驱动基础开发实验【实验目的】1 .掌握嵌入式linux内核的配置编译及移植。2 .掌握ARMlinux驱动程序的开发流程。【实验内容】1 .常用linux命令的使用2 .嵌入式linux驱动程序开发步骤3 .linux内核配置、编译以及移植【实验设备】1 .ARM9开发板2 .串口线、USB线3 .PC机（软件：VMwareWorkstation6.5）【实验原理】嵌入式Linux是以Linux为基础的嵌入式作业系统，它被广泛应用在移动电话、个人数字助理（PDA）、媒体播放器、消费性电子产品以及航空航天等领域中。Linux是开放源代码的操作系统，同时具有体积小、执行

2、速度快、较好的可裁剪性与移植性等特点。针对ARMCPU开发的具有MMU（MemoryManagementUnit）功能的嵌入式Linux操作系统是ARM平台上操作系统的最佳选择。通用的基于ARM系统的Linux开发步骤如下：1）开发目标硬件系统：如选择微处理器，Flash及其他外设等；2）建立交叉编译工具：一般的GCC工具都是针对X86体系的，为了能够生成目标板可执行的代码必须建立交叉编译工具；3）开发Bootloader：建立启动系统的主引导程序；4）移植Linux内核：如基于ARM的Linux2.4内核移植；5）开发一个根文件系统：如yaffs文件系统的制作；6）开发相关硬件的驱动程序：如

3、LCD、Keypad等；7）开发上层的应用程序：如QTGUI开发。驱动程序的目的一般式驱动硬件正常工作，所以通常所说的驱动程序都是针对特定的硬件来编写的。驱动程序既可以工作在有操作系统的环境下，也可以工作在无操作系统的环境中。通常在做一些简单的硬件控制时，由于功能比较单一，不需要操作系统来管理，所以针对这种情况下的驱动程序相对来说也比较简单，但是作为一个嵌入式系统，他要实现的任务也相对比较多，比较复杂，所以需要有操作系统来对他进行管理。设备驱动程序是操作系统内核和及其硬件之间的接口。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

4、一样对硬件设备进行操作。Linux下的设备驱动程序是内核的一部分，运行在内核模式。也就是说，设备驱动程序为内核提供了一个I/O接口，用户使用这个接口实现对设备的操作。我们在这个实验中主要是将驱动程序的C文件交叉编译后添加进内核，同时，在文件系统中添加驱动测试程序。最后将生成的系统映像文件烧进开发板中。对于驱动程序的使用，有静态编译和动态编译两种，静态编译指的是将驱动程序添加到内核中，动态编译是指将驱动程序编译成驱动模块。我们采用第一种，即静态编译的方式添加驱动程序。驱动程序的开发步骤如下：1）首先，用户在自己的驱动程序源文件中定义file_operations结构，并编写出设备需要的各种操作函

5、数，对于设备不需要的操作函数用NULL初始化，这些操作函数将被注册到内核。当应用程序对相应的设备文件进行操作时，内核会找到相应的操作函数，并进行调用。如果操作函数使用NULL,操作系统就进行默认的处理。2)设备驱动程序编写完成后，就可将其添加到linux内核中，这需要修改linux的源码，然后重新配置编译linux内核。3)编写相应的驱动测试程序，下载到ARM板进行相应驱动的测试。【实验步骤】1.打开桌面上的虚拟机软件VMwareWorkstation,用户名为root,密码为123456,即以超级用户的身份登录。打开终端，学习一下Linux常用命令：# cd/切换到根目录# cddir切换到

6、当前目录下的dir目录下# cd.切换到上一级目录# ls显示当前目录下的文件列表# vifile编辑文件file# tarxzvffile.tgz将文件file解压# rmfile删除文件# rmfrdir删除当前目录下叫dir的整个目录# cpsourcetarget将文件source复制为target,可以指定文件路径# catfile查看file的内容# mvfile/dir将当前目录下的file文件移动到dir目录下还有一些命令会在后面的使用中具体讲解。2 .在终端里进入/opt/FriendlyARM/Nan02410V2目录下，其中有一个kernel文件夹，这就是我们要操作的LI

7、NUX的内核。进入kernel/drivers/char,即内核驱动的字符型设备驱动文件夹，然后ls查看里面的文件列表，其中有一个super2410-leds.c文件，这是一个led驱动程序，但此程序需要修改才能适用于我们的ARM板。3 .输入visuper2410-leds.c,对此文件进行编辑。在vi编辑器里面默认的是命令模式，键入i就进入了编辑模式。程序里led_table中定义了四个端口，我们将GPIO_E13改为GPIO_F7,即我们只对板子上的LED2进行操作。修改之后按Esc回到命令模式，然后输入：wq保存退出。4 .打开kernel/drivers/char目录下的Makefi

8、le文件，即输入viMakefile。切换到编辑模式，在第199行里输入obj-$(CONFIG_SUPER2410_LEDS)+=super2410-leds.o。按Esc键，输入：wq保存退出。这一步操作时为了在编译内核时将super2410-leds.c编译成super2410-leds.o文件。四,11口:j1129让/“WEriertd卜AfjM/、自im)1；11V2/kernel/'inve：r</<har文件®嵋耨®查看<Y>外端3转到(&)帮助®obj-$,(jfsb(._SYXL1+=syncIink,o

9、obj-'HlW'lGbUrLC；+=n_hdlc.oobj-$'：ClIC；_SPECIALIX+-specially.oubj-$'CXhFIGIMGEOLUNSERIAL.+=占miserial.口obj<1N-J<jV.：?_+=ser_a2232gtheric_seriaL(jobj-$(N-1(,s.X+=sxgtntric_seriaI.oobj-$(Clhb0：+=rio/rio.ogeneric_seriaI.obj-$ClhFI(jSilSCI+sh-sci.ogent?ric_seriiI.oobj-$(ClhFIGSFJ(IA

10、L167)+-riall67Mobj-S'<fNjJ<jMM.J4/+=gencric_seriaI.orie_5cc.oobj-5'：(N-1<.lI'J_s(i+=generic_seriaI.ovnrsec.obj-$(OOF1GB%6000SGC)*=generic_xeriaI.ovrre_scc.oobjCCJbfI(jSERIr.V?12+-generic_s(?riaI.seriil_tx3912.o<jbj-$(OChFG_bhhCe410A_V3_BUTTtNS+-nano241Oa_v2-buIton&.oobjmM

11、lG_NANQE41i)A_V2_.TB"+=s3c2410adc»o(jbj-*UNlG_"i14】i)_Tl"H11HEh、；+=s3c24IO-ts.noduIeobj-$(aN-G_SLPEEUHn.LHh+=supe310-ledsubdir-lKlW'IGRIO)+=3subdir-$,(IN丈件(E)褊辑(E)宜看我)碧端转到恬叫11：eIsebun'EnablePS2KeyboardSupportFOCbf1GPC_KET1flbodJ.EnableSitar)(且rdReader0SupporL'CI1SFIG_

12、Tit172bool'EnableSrwrICardReaderISupport'CXFIG.ITai72_SCR1fiif”口NHGJOiPE阳MMAT=H-a*$GtN【G_"KRO*='/;ihertrs(aleGniTnr)doreA2232seriaI$upp<jItKXFERI城NrAL厂QhF【G_A2232sourcedrivers/serial/Cbiifig+indep.trisiaie'SupportSuper24Ui(XbEIG_SlPKR240_U-r6dep_trisiate'Supportlno241

13、7;AV2J)Buttons1(IN-'IG_ISftME410_W/rribSdep_trislate'Supportlno24lDAV2J)ADInput'ClN-'I(；_NME410A_W_ADCdep_tristaie'SupportS3(21i)TouchScrcenQ2,IG_E3c2410_TQJCHi(W：EN$QNnG_R<B_S3C24106.返回到/kernel目录下面，输入makemenuconfig,进行内核的配置。首先找到Characterdevices,回车进入，找至USupportSuper2410Leds(NEW

14、),键入空格选中此项。J11】7LU+=joysIick5.打开kernel/drivers/char目录下的Config.in文件，即输入viConfig.in。切换到编辑模式，在第89行里输入dep_tristateSupportSuper2410Leds'CONFIG_SUPER2410_LEDS,然后按Esc键，输入：wq保存退出。这样在运行menuconfig配置字符设备时就会出现SupportSuper2410Leds的字样，如果选中并编译通过，驱动程序就加到内核中了。ror把理#当h崂L,也pt/F出用出力RN/SanoJ4H1VE/kermdrTvcjdMr然后返回上一

15、级，进入Generalsetup,在TimerandCPUusageLEDS上键入空格，取消选中。如果选中则两个LED分别用于Timer和CPU,我们的测试程序将看不到效果，故在此处将其取消。然后保存退出，这时可以进行LINUX内核的编译了。7 .在终端里输入makedep,这一步仅仅在第一次编译时需要，为的是编译时内核知道文件之间的依赖关系；输入makeclean，该命令用于清除以前编译内核时生成的所有目标文件、模块文件和临时文件；输入makezImage,即将内核编译成gzip压缩形式的image。编译通过后会在目录kernel/arch/arm/boot下生成zImage内核文件。8 .

16、编译好之后，我们查看kernel/drivers/char目录会看到super2410-leds.o文件，如果没有则我们的LED驱动程序没有加入到内核。另一种方法是在终端里kernel目录下输入catSystem.map|grepleds,如果有matrix4_leds_init、matrix4_leds_ioctl、matrix4_leds_fops（这几个是super2410-leds.c文件里的函数）等，则表明驱动已经正确地加入到了内核。Iinux-ubjcopy-Obinary-R.nole-R.CDrmentScoiipicsscd/vmJinuxzJinigcrmkefl：Leav

17、ingdireclury/opl/FriendNiiiq241OW/kerueI/arch/arn/buuiIhostkerneJflcaISyslemti&pgrepled$cOOlOOrMc00lel6ScOOcactOcOOcuf24cOOcb474c01cfc44cOldlOacc020d31cTTTtdinstrix4_kds_in11_initca1l_m)triK_leds_inilIcdstjtctled*Heregititei-lfdsmatrix4_kdn_io11kdstatcnulrix4_lcJi_fopsk111tI$9 .将zImage文件拷贝到/mnt/

18、hgfs/share文件夹里，则在windows下我们可以获得此文件。下面进行驱动测试程序的操作。10 .在虚拟机的/opt/FrindlyARM/Nan02410V2/examples找到leds文件夹，里面有两个文件，main.c是led的测试程序，Makefile是用来指明编译main.c文件时要用的编译器。在终端里进入此文件夹，输入make后在该文件下生成一个二进制程序led。将其重命名为ledtest,拷贝至U/opt/FriendlyARM/Nan02410V2/root_qtopia_tp/sbin下。这个root_qtopia_tp文件夹是我们板子所使用的文件系统。一一一一11

19、 .将root_qtopia_tp文件夹拷贝到/opt/FriendlyARM/Nan02410V2/mkyaffs文件夹下，在终端里进入此文件夹，输入命令./mkyaffsimageroot_qtopia_tptest.img。执行完后在mkyaffs文件夹下会生成test.img文件，这是我们要下载到ARM板子上的文件系统映像文件。12 .将前面的zImage和test.img文件下载到ARM板，然后重新启动，通过windows主机的超级终端进行驱动程序的测试。13 .在windows主机下，打开开始-程序-附件-通讯-超级终端，输入自定义的名称，选择COM口（默认COM1即可），端口设置

20、如下图：r?fxC0I1属性将ARM板上面的COM0和主机的串口用串口线连接，上电后会在超级终端里看到启动信息，当出现"PleasepressEntertoactivethisconsole”时键入回车进入操作系统，如下图此时可以通过超级终端控制我们的ARM板了。/etc/rC.d/init.d下面的leds。输14 .这时候可以看到LED2在闪烁，其控制程序是入./ledsstop后，则此程序被结束，LED不再闪烁。0tewt-超级终襦回叵区文件®编辑也）查看9呼叫©传送建）帮助QJ）口备因亚口a齿IerverversionBoa/0.9.13ll/Jan/20

21、31:15:58:04-000O1boa:serverbuiltFeb28211/Jan/2031:15:58:04*0000boa:startingserverpid=3ro0tFriendlyARM/-15linuxrcshanghaitan.mp3|rootFriendlyARM/#cd/etc/rc,d/init+d/rootFriendlyARMinit.dl#IshttpdledsnetdrootFriendlyARMinitidl#./led*stoprootFriendlyARMinit.dltt_一T三一.I2已隹接0:08:3£AHSIW1.152003-H-l1

22、5 .进入/sbin,查看文件列表会发现我们添加的驱动测试程序ledtest：7test-超缀终端nix文件）编辑更）查看过）呼叫©传送建）帮助QP口比容避口e甯rootFriendlyRRMroot0FriendlyARMadjtimexarmcomtestboafdiskfreeramdiskfsck.minixftpgettyhalthdparmhwclockifconfig已连搔0:10:2ABSItf1152008-»-1/etc!#cd/HIssbin/ifdownifupimagewriteinetdinitinsmodledled-playerledtest

23、loadkmaplosetupIsmod/«madplamakedevsmkswapmodboxmodprobenameifpiuot_rootpoweroffrebootrmmodrouterunleuelrootFriendlyARM进入/dev会看到我们加入内核的驱动leds（驱动程序super2410-leds.c中定义的驱动名称为leds）,如下图：这时候我们进行驱动程序的测试，输入ledtest11则点亮LED2,输入ledtest10则熄灭LED2。空七e耳七-超级终襦回叵区文件®编辑堡）查看9呼叫©传送建）帮助©）hwclockifcon

24、figrootFriendlyARMlosetupIsmodrouterunlevel1sdev/membuttonsconsolecua0cualcua2dspfb0fullh3600tsrawmixerptmxrandomrootkmemledsrootFriendlyARM/1HUsage:ledsled_no011nullportledtestsdalttyttyttyttyttyrootFriendlyARM/Hledtest10rootFriendlyARM/ttledtest11rootFriendlyARM/#，心2已连接0:15:0AHSIW1.152003-H-1实现一个简

25、单的linux字符设备驱动步骤1：编写驱动程序1. #include<linux/module.h>2. #include<linux/init.h>3. #include<linux/kernel.h>4. #include<linux/cdev.h>5. #include<linux/fs.h>6. #include<linux/kdev_t.h>7. #include<asm/uaccess.h>8. #include<linux/device.h>9. #defineDEVICE_NAME&

26、quot;cdev_zhangwei”10. intnumber_of_devices=1;11. structcdevmydev;12. dev_tdev=0;13. chardata128="/0"/thedataofmydevice14. structclass*myclass;15. staticintmydev_open(structinode*inode,structfile*file)16. 17. pr_info("mydevdriveropen!/n");18. return0;19. 20. staticintmydev_releas

27、e(structinode*inode,structfile*file)21. 22. pr_info("mydevdriverreleased!/n");23. return0;24. 25. ssize_tmydev_write(structfile*file,constchar_user*buf,size_tcount,loff_t*f_pos)26. 27. ssize_tret=0;28. pr_info("mydev_write!/n");29. pr_info("writing%dbytes/n",count);30.

28、if(count>127)31. return-ENOMEM;32. if(count<0)33. return-EINVAL;34. if(copy_from_user(data,buf,count)35. ret=-EFAULT;36. 37. else38. data127=”/0”；39. pr_info("kernelreceived:%s/n”,data);40. ret=count;41. 42. returnret;43. 44. staticssize_tmydev_read(structfile*filp,char*buf,size_tlen,loff

29、_t*off)45. 46. if(copy_to_user(buf,data,len)47. 48. return-EFAULT;49. 50.51. returnlen;52. 53. structfile_operationsmydev_fops=54. .owner=THIS_MODULE,55. .open=mydev_open,56. .read=mydev_read,57. .write=mydev_write,58. .release=mydev_release59.60. ;61. staticint_initmydev_init(void)62. 63. intresult

30、,error;64. result=register_chrdev(0,DEVICE_NAME,&mydev_fops);65. pr_info("udev_cdev:getmajornumber:%d/n",result);66. dev=MKDEV(result,0);67. myclass=class_create(THIS_MODULE,"mydev_class");68. device_create(myclass,NULL,dev,NULL,DEVICE_NAME);69. return0;70. 71. staticvoid_exi

31、tmydev_exit(void)72. 73. cdev_del(&mydev);74. unregister_chrdev_region(dev,number_of_devices);75. device_destroy(myclass,dev);76. class_destroy(myclass);77. pr_info("Goodbyecdev!/n");78. 79. module_init(mydev_init);80. module_exit(mydev_exit);81. MODULE_LICENSE("GPL");82. MODULE_DESCRIPTION("Simplecdevudevdrivertest");步骤2：编译