《MTK平台硬件练习》课件

MTK平台硬件练习本课程介绍MTK平台硬件开发基础知识。从硬件平台、开发环境搭建、常用外设驱动等方面进行讲解。并结合实际项目案例，进行硬件练习。课程目标掌握MTK平台硬件知识理解MTK平台的硬件架构和功能，熟悉关键组件的工作原理。学习硬件驱动开发掌握设备树的使用和编写方法，并能开发常见的硬件驱动程序。实践项目经验通过实际项目案例，锻炼独立解决硬件问题的能力，并能进行简单的硬件设计和调试。课程大纲MTK平台概述介绍MTK平台的背景、优势和应用场景。MTK平台硬件组成深入分析MTK平台的硬件架构，包括CPU、内存、存储、显示、音频、电源管理、连接外设、I/O接口、无线连接和传感器等。硬件驱动开发流程详细讲解MTK平台硬件驱动的开发流程，包括设备树介绍、设备树文件解析、设备树节点编写、设备树属性解析、外设驱动开发、中断处理、DMA传输、电源管理驱动、定时器驱动、串口驱动、I2C驱动、SPI驱动和GPIO驱动等。实践项目介绍提供一个完整的实践项目，并详细介绍项目的开发步骤和关键技术。MTK平台概述联发科技（MTK）是一家全球领先的集成电路（IC）设计公司，其芯片广泛应用于智能手机、平板电脑、物联网设备等领域。MTK平台以其高效的性能、低功耗和高性价比著称，在全球范围内拥有广泛的市场占有率。MTK平台硬件组成中央处理器(CPU)MTK平台通常使用ARM架构的CPU，例如Cortex-A系列。CPU负责执行应用程序和操作系统代码。内存(RAM)RAM用于存储正在运行的应用程序和操作系统数据。MTK平台通常使用LPDDR系列内存，例如LPDDR4x或LPDDR5。存储器(ROM)ROM用于存储固件，包括引导加载程序和操作系统内核。MTK平台通常使用eMMC或UFS闪存芯片作为存储器。外设MTK平台支持各种外设，包括显示屏、音频编解码器、摄像头、传感器等。这些外设通过各种接口连接到CPU，例如I2C、SPI、GPIO等。CPU架构MTK平台通常采用ARM架构的CPU，ARM架构具有低功耗、高性能的优点，适合移动设备。常见的ARMCPU包括Cortex-A系列，用于高性能应用，Cortex-R系列，用于实时应用，以及Cortex-M系列，用于微控制器应用。内存体系内存芯片MTK平台使用各种类型的内存芯片，例如DDRRAM和SDRAM，用于存储操作系统、应用程序和用户数据。内存管理单元(MMU)MMU负责管理内存空间，为不同进程分配和保护内存区域，防止互相干扰。内存架构MTK平台的内存体系通常包含多个内存区域，包括内核空间、用户空间和外设内存，每个区域都有不同的访问权限。存储系统存储系统是MTK平台中重要的组成部分，它负责存储系统数据，包括系统软件、用户数据、应用程序等。MTK平台支持多种存储设备，包括闪存（Flash）、RAM、eMMC、SD卡等，满足不同应用场景的存储需求。显示系统MTK平台通常配备LCD或OLED显示屏，用于呈现用户界面和系统信息。显示系统由显示控制器、驱动芯片和显示面板组成，负责将数据转换为可视化的图像。音频系统音频系统是MTK平台的重要组成部分。它支持多种音频格式，例如MP3、AAC、WAV等，并提供了音频编解码、音频播放、音频录制等功能。音频系统通常包括音频编解码器、音频放大器、音频输入/输出接口等硬件组件。电源管理电源管理系统是MTK平台的核心组件之一。它负责管理和分配设备的电源，以优化性能、延长电池寿命并确保系统稳定运行。电源管理系统通常包括电源管理芯片(PMIC)、电池充电器和电源路径控制电路，这些组件共同工作以提供有效的电源管理。连接外设11.USB接口MTK平台支持多种USB接口类型，包括USB主机和USB设备模式，方便连接外部设备，如键盘、鼠标、存储设备等。22.蓝牙蓝牙模块允许MTK平台设备与其他蓝牙设备进行通信，如蓝牙耳机、蓝牙音箱等。33.Wi-FiWi-Fi模块使MTK平台设备能够连接到无线网络，实现数据传输、互联网访问等功能。44.GPSGPS模块提供定位功能，帮助MTK平台设备获取地理位置信息，用于导航、位置服务等。I/O接口串行接口串行接口用于与外部设备进行数据传输，例如UART、SPI和I2C。并行接口并行接口允许同时传输多位数据，例如并行总线和GPIO接口。USB接口USB接口提供高速数据传输和电源管理功能，适用于各种外设。网络接口网络接口用于连接到网络，例如以太网接口和Wi-Fi接口。无线连接Wi-FiWi-Fi模块支持无线网络连接，可用于上网、数据传输和文件共享。蓝牙蓝牙技术支持设备之间进行无线连接，例如无线耳机、智能手表等。NFC近场通信（NFC）技术支持设备之间进行短距离无线数据传输，例如移动支付和数据共享。GPSGPS模块支持全球定位系统，可以确定设备的位置信息。传感器类型MTK平台支持各种传感器，包括加速度计、陀螺仪、磁力计、光线传感器、接近传感器、压力传感器等。这些传感器提供有关设备环境和运动的信息，例如方向、位置、光线水平、距离和压力变化。应用传感器用于各种应用，包括：位置追踪运动检测手势识别环境监测用户界面交互硬件驱动开发流程1需求分析理解硬件功能，明确驱动目标。分析硬件特性，定义驱动接口。2驱动框架设计构建驱动框架，包括数据结构、函数调用关系，实现基础功能。3驱动代码编写编写驱动代码，实现硬件访问、控制、数据处理等功能。4驱动测试进行驱动测试，验证功能正确性，排查错误，优化性能。5驱动集成将驱动代码集成到系统内核中，完成驱动加载和运行。6文档编写编写驱动文档，记录驱动设计、代码结构、接口说明、使用指南等信息。设备树介绍树形结构以树形结构组织硬件信息，方便理解和维护配置参数通过属性节点描述硬件参数，例如：地址、中断号等代码分离将硬件信息从内核代码中分离，提高可移植性设备树文件解析设备树文件使用YAML格式编写，采用树形结构描述硬件信息。1设备树文件包含多个节点，每个节点表示一个硬件设备2节点拥有属性和子节点，描述设备配置3属性包含数据类型，例如字符串、数字、数组4子节点表示设备的子组件内核启动时会解析设备树文件，获取硬件信息，并将这些信息用于驱动程序的加载和配置。设备树节点编写1创建节点定义设备类型和名称2添加属性描述设备特性和配置3连接节点建立设备树层次结构4验证语法确保设备树文件符合规范编写设备树节点需要遵循特定的语法规则。节点名称和属性名称需符合规范，并使用特定的数据类型进行定义。设备树属性解析属性类型设备树属性使用字符串表示，区分大小写。每个属性包含名称和值。属性值解析属性值可以是数字、字符串、数组或其他属性。属性应用属性信息用于驱动程序识别设备并进行配置，例如设备地址、中断号和时钟频率等。示例例如，属性“compatible”用于指定设备类型，属性“reg”用于指定设备的寄存器地址。外设驱动开发了解硬件深入了解外设硬件特性，包括工作原理、寄存器配置、数据传输方式等。编写驱动代码根据硬件特性和驱动框架编写驱动程序，实现对设备的控制和数据访问。测试和调试进行驱动程序测试和调试，确保驱动程序能够正确地控制外设，并与系统其他部分协同工作。集成到系统将驱动程序集成到系统中，并进行系统级测试，确保驱动程序与系统其他部分兼容。中断处理1中断定义中断是指系统运行时出现异常事件，比如外设数据接收完成或发生错误。2中断处理流程系统接收中断信号，并根据中断号找到对应的中断处理函数执行。3中断服务程序中断处理函数负责处理中断事件，完成数据读取、错误处理等操作。4中断优先级多个中断同时发生时，系统根据优先级决定处理哪个中断。中断处理是操作系统和硬件之间交互的重要方式。DMA传输1DMA概述DMA（直接内存访问），是用于将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间，而无需CPU的干预。2MTK平台DMAMTK平台使用DMA来提高数据传输效率，例如将数据从外设传输到内存，或从内存传输到外设。3DMA操作步骤配置DMA控制器分配DMA通道设置源地址和目标地址设置数据传输大小启动DMA传输电源管理驱动1电源管理管理系统功耗2低功耗模式降低系统功耗3电源管理芯片控制电源供应4电源管理驱动控制电源管理芯片电源管理驱动是MTK平台的关键组成部分，负责管理系统功耗。驱动程序与电源管理芯片交互，控制电源供应，以实现不同功耗模式。通过驱动程序，开发者可以控制系统在不同场景下的功耗，例如，在待机状态下降低功耗，提高电池寿命。定时器驱动1定时器概述MTK平台提供多种定时器2驱动框架基于Linux内核定时器框架3驱动实现注册定时器、处理中断4应用开发使用定时器APIMTK平台定时器驱动是系统的重要组成部分。通过定时器驱动，可以实现精确的时间控制，例如：延时、周期性任务、事件触发等。定时器驱动通常基于Linux内核的定时器框架进行实现。串口驱动1初始化配置串口参数2接收数据从串口读取数据3发送数据写入数据到串口4中断处理处理串口事件串口驱动主要负责初始化串口，配置串口参数，接收和发送数据，以及处理串口中断事件。串口驱动是连接MTK平台与外部设备的重要桥梁，它提供了可靠的数据传输通道。I2C驱动1I2C总线概述I2C总线是双线串行通信协议，广泛用于嵌入式系统中。数据传输速度较低适用于短距离通信2驱动开发流程I2C驱动通常包括设备注册，I/O控制，数据传输等功能。初始化I2C设备配置I2C总线与外设进行通信3驱动代码示例通过编写驱动代码，实现对I2C外设的控制和数据交互。发送数据到外设接收数据从外设处理中断事件SPI驱动SPI概述串行外设接口(SPI)是一种同步串行通信协议，用于微控制器和外设之间的通信。SPI驱动功能SPI驱动程序负责初始化SPI设备，管理数据传输，并处理中断。SPI驱动开发使用MTK平台的SPI驱动开发，需要了解SPI硬件架构，设备树配置以及驱动程序开发流程。SPI驱动应用SPI驱动可用于与各种外设通信，例如闪存芯片，传感器，显示器和音频编解码器。GPIO驱动1GPIO概述GPIO是通用输入输出端口2驱动架构基于Linux内核驱动模型3功能实现控制GPIO引脚的高低电平4应用场景控制LED、按键等实践项目介绍11.LED控制使用GPIO驱动控制LED灯的亮灭，学习GPIO操作方法，掌握LED控制的应用。2