字符设备与块设备驱动程序.ppt

1、,字符与块设备驱动程序,字符设备驱动程序要解决的主要问题,输入： 按键驱动程序设计 触摸屏接口设计与Linux 驱动程序,按键的原理图,按键的抖动,硬件去抖动 软件去抖动,软件去抖的流程,按键驱动程序的实现s3c2410_kbd_init（初始化）,利用set_external_irq函数，把3个连接轻触开关的IO初始化成电平触发中断模式，并开启S3C2410的内部上拉电阻。 注册一个字符设备，创建设备文件节点 注册中断处理函数，使用同一个中断处理函数s3c2410_isr_kbd 结构体kbddev的初始化和定义,按键驱动程序的测试,命令测试： cat /dev/keyboard/0raw

2、hexdump /dev/keyboard/0raw 自己编写代码：,#include #include #include #include #include #defineKBD_DEV/dev/keyboard/0raw static int kbd_fd = -1; static int init_device(void) if(kbd_fd=open(KBD_DEV, O_RDONLY)0)printf(Error opening %s devicen,KBD_DEV); return -1; return 0; int main(void) int i;char data; if(i

3、nit_device()0)return -1; for(;) read(kbd_fd, ,异步串口与Linux驱动程序,串口概述,常见的数据通信的基本方式有两种： 并行通信： 串行通信： 串行通信是计算机常用的接口，如：RS-232-C接口。该标准规定采用一个DB25芯引脚连接器或DB9芯引脚连接器。 芯片内部常具有UART（通用异步串行接口）控制器，其可工作于Interrupt（中断模式）或DMA（直接内存访问模式）,计算机通信是将计算机技术和通信技术的相结合，完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换 。 并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送 。,并行通信控制简

4、单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。,串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。,串行通信的特点：传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。,一、异步通信与同步通信 1、异步通信 异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。,异步通信是以字符（构成的帧）为单位进行传输，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符中的各位是以固定的时间传送的，即字符之间不一定有“位间隔”的整数倍的关系，但

5、同一字符内的各位之间的距离均为“位间隔”的整数倍。,异步通信的数据格式 ：,异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加23位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。,异步 VS 同步,和同步传输相比： 异步通信系统的数据传输过程中，接收器时钟与发射时钟是不同步的 异步串口信号连接简单 接收端需要事先知道发送端的波特率 异步串口速度不如同步,五、传输速率与传输距离 1、传输速率 比特率是每秒钟传输二进制代码的位数，单位是：位秒（bps）。如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位(1个起始位、1个停止位、8个数据位)，这时的比特率为：

6、10位240个/秒 = 2400 bps,2、传输距离与传输速率的关系 串行接口或终端直接传送串行信息位流的最大距离与传输速率及传输线的电气特性有关。当传输线使用每0.3m（约1英尺）有50PF电容的非平衡屏蔽双绞线时，传输距离随传输速率的增加而减小。当比特率超过1000 bps 时，最大传输距离迅速下降，如9600 bps 时最大距离下降到只有76m（约250英尺）。,RS-232C标准,1969年产生的RS-232C标准也许是世界上应用最为普及的通信接口 RS-232C接口定义：,交叉电缆连接标准,采用RS-232-C接口存在的问题 1、传输距离短，传输速率低 RS-232C总线标准受电容

7、允许值的约束，使用时传输距离一般不要超过15米（线路条件好时也不超过几十米）。最高传送速率为20Kbps。,2、有电平偏移 RS-232C总线标准要求收发双方共地。通信距离较大时，收发双方的地电位差别较大，在信号地上将有比较大的地电流并产生压降。,3、抗干扰能力差 RS-232C在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程中当干扰和噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比，RS-232C总线标准不得不采用比较大的电压摆幅。,RS-422和RS-485标准,RS-422、 RS-485时序和RS-232完全相同 通过差分信号改进RS-232的通信距离短、速率低的缺点 RS-422速率可达10Mbps，传

8、输距离延长到4000英尺（低于100kbps时） RS-422和RS-485标准只有电气特性的规定，而不涉及接插件、电缆和上层协议标准，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议 很多业界的异步串行总线都是以此为基础建立的,三、RS-485接口,RS-485是RS-422A的变型：RS-422A用于全双工，而RS-485则用于半双工。RS-485是一种多发送器标准，在通信线路上最多可以使用32 对差分驱动器/接收器。如果在一个网络中连接的设备超过32个，还可以使用中继器。 RS-485的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑1和逻辑0。由于发送方需要两根传输线，接收方也需要两根传输线。传输线采用差动

9、信道，所以它的干扰抑制性极好，又因为它的阻抗低，无接地问题，所以传输距离可达1200米，传输速率可达1Mbps。,异步串口的硬件设计,从UART发出的异步串口时序的逻辑电平都是处理器IO电压标准 要想符合RS-232、RS-422或者RS-485的电气特性要有接口电路做转换 RS-232的电气特性： +5+15V（逻辑0） -5-15V（逻辑1） 从3.3V或者5V逻辑转换到RS-232逻辑，需要有DC-DC转换 常用芯片：MAX3232其特点： 可以提供两路输入、两路输出的电平转换 最高可以满足250kbps的速度（也有1Mbps或者更快的版本） 外接电路简单，只需外接4个0.1uF的电容给

10、电荷泵使用 带有ESD静电保护 2.7V5V宽电压供电,UART的操作主要包括以下几个部分,数据发送 数据接收 产生中断 产生波特率 Loopback模式 红外模式 自动流控模式 串口参数的配置主要包括：波特率、数据位、停止位、流控协议,Linux中的串口文件存放于/dev目录下,其中串口一，串口二对应设备名为“/dev/ttyS0”、 “/dev/ttyS1” 在linux下操作串口与操作文件相同,串口详细配置,在使用串口前必须设置相关配置，包括：波特率、数据位、校验位、停止位等，串口设置实现。 打开串口：fd=open(“/dev/ttyS0”,O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDEL

11、AY),读写串口,串口的读写与普通文件一样，使用read、write函数。 Read（fd，buf，8）； write（fd，buf，8）；,Linux存储器接口软硬件设计,嵌入式系统上常用的存储媒体,Flash芯片 Flash媒质存储器： SD/MMC卡、CF卡、 SM卡、U盘 IC卡、SIM卡 硬盘：CF接口、IDE接口,Linux对存储设备的管理,块设备 -文件系统 字符设备也可以完成简单的存储工作 嵌入式Linux的存储通常通过MTD设备,MTD设备驱动,MTD(memory technology device)是用于访问memory设备（ROM、flash）的Linux子系统 在硬件

12、和上层之间提供了一个抽象的接口 ，MTD把文件系统和Flash设备相隔离,MTD与文件系统,MTD原始设备有两部分组成 MTD原始设备的通用代码， 各个特定的Flash的数据，例如分区。 mtd_info、mtd_table（mtdcore.c）、mtd_part（mtd_part.c） MTD设备层 linux系统定义出MTD的块设备（主设备号31）和字符设备（设备号90）。设备节点：通过mknod在/dev子目录下建立MTD字符设备节点（主设备号为90）和MTD块设备节点（主设备号为31），通过访问此设备节点即可访问MTD字符设备和块设备。 根文件系统 在Bootloader中将文件系统映

13、像烧录到flash的某一个分区中，在启动的时候，将该分区作为根文件系统挂载。 文件系统： 内核启动后，mount,NAND和NOR性能比较,NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术 NOR的读速度比NAND稍快一些 NAND的写入速度比NOR快很多 NAND的擦除速度远比NOR的快 大多数写入操作需要先进行擦除操作 NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少,接口差别,NOR flash带有SRAM接口，线性寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节 NAND flash使用复用接口和控制IO多次寻址存取数据 NAND读和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类操作易于取代

14、硬盘等类似的块设备,从NAND Flash启动,经典2410试验箱不带NOR Flash，只能从NAND Flash启动。由硬件实现选择从NAND启动。 系统上电或者复位时NAND Flash控制器自动将NAND Flash的前4KB拷贝到一段内置RAM中，并将这段RAM映射到0 x00000000地址处。,Nand Flash连接原理,Nand上yaffs文件系统的优势,专门为Nand flash设计的日志文件系统 jffsjffs2不适合大容量的Nand flash jffs的日志通过jffs_node建立在RAM中，占用RAM空间：对于128MB的Nand大概需要4MB的空间来维护节点

15、启动的时候需要扫描日志节点，不适合大容量的Nand flash,使用yaffs文件系统,通过cat /proc/yaffs命令可以看到yaffs系统的相关信息 mount -t yaffs /dev/mtdblock/0 /mnt/yaffs,IDE接口软硬件设计,IDE接口简介,Integrated Drive Electronics（IDE）本意是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器。 通常说的IDE接口，称之为ATA（Advanced Technology Attachment）接口 控制器是载有芯片的小型电路板，这些芯片对硬盘驱动器如何正确存储和访问数据进行控制。大多数控制器还带有一

16、些内存，它充当缓冲器以增强硬盘驱动器性能。也就是说它提供了将完整设备与计算机（主机）连接的方法。,UP-2410CL上IDE接口逻辑原理图,IDE接口标准,低电平有效,IDE设备寄存器,IDE接口的驱动程序,在include/asm-arm/arch-s3c2410/ide.h中实现： IO空间分配 入口在ide_init_default_hwifs ide_register_hw注册驱动器 IDE设备工作在PIO模式下 Linux 2.6的结构有所调整，比如：drivers/ide/arm/pxa-ide.c,A/D,型电阻网络D/A转换器 ：,转换器的原理及主要技术指标,一、逐次逼近式ADC的转换原理,二、双积分式ADC的转换原理,A/D转换器的主要技术指标,1、分辨率 ADC的分辨率是指使输出数字量变化一个相邻数码