基于A(yíng)RM+Linux 2．6內核的控制系統驅動(dòng)設計

摘要：在Linux 2．6內核下驅動(dòng)的設計相對以往版本Linux內核有了很多改進(jìn)，而ARM9被廣泛用于控制領(lǐng)域。結合項目背景，介紹在Linux 2．6．21．7內核下基于AT91RM9200硬件平臺的某儀器控制系統驅動(dòng)設計，重點(diǎn)介紹I／O口和中斷驅動(dòng)設計方法，引入阻塞型I／O。通過(guò)在交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境編譯調試進(jìn)行驗證，該設計已應用到儀器中。
關(guān)鍵詞：Linux；ARM；驅動(dòng)；嵌入式系統；中斷；阻塞型I／O

0 引 言
嵌入式系統的開(kāi)發(fā)都有其特殊的應用場(chǎng)合與特定功能，而嵌入式Linux操作系統因其開(kāi)源和廣泛的處理器支持、易于移植而備受行業(yè)青睞。AT91RM9200是Atmel公司針對系統控制、通信領(lǐng)域推出的基于ARM920T內核的32位RISC微處理器，它具有小體積，低功耗，低成本及高性能等特點(diǎn)，其內部集成了SPI、串口、PIO、以太網(wǎng)、EBI、USB、MCI等多種接口。
在Linux系統中，應用層不可以直接操作硬件，需設計驅動(dòng)程序向下屏蔽硬件特性，實(shí)現硬件與用戶(hù)間的通信。系統平臺為在虛擬機中安裝Fedora 8，目標系統采用Linux 2．6．21．7內核，定制文件系統建立NFS根文件系統，使用雙網(wǎng)卡方式搭建成交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境，并使用超級終端或minicom作為控制臺。

l 設備驅動(dòng)程序設計
該控制系統框架如圖1所示。ARM通過(guò)USARTl接收外來(lái)的控制命令，通過(guò)SPI接口和通用PIO口與外部設備通信，達到控制作用。在Linux下，所有的設備以文件的形式來(lái)使用。其中Linux已經(jīng)提供了支持AT91RM9200的SPI驅動(dòng)，DBGU和UART驅動(dòng)，只要對其源代碼進(jìn)行一些修改并在編譯內核時(shí)將其選中就可以直接使用。所以主要集中在PIO口驅動(dòng)設計中，外部設備使用一個(gè)．PB29引腳(即IRQO)作為外部中斷信號提供給ARM，另外使用一些I／O引腳對外部設備進(jìn)行控制。

Linux設備分為3類(lèi)：字符設備、塊設備和網(wǎng)絡(luò )設備，該系統設計的是模塊化字符設備驅動(dòng)程序。Linux 2．6內核與Linux 2．4內核主要有3點(diǎn)不同：
(1)內核的API變化，增加了不少新功能；
(2)提供了sysfs用于描述設備樹(shù)；
(3)驅動(dòng)模塊從．o變?yōu)椋甼o。
1．1 驅動(dòng)程序重要數據結構
打開(kāi)的設備在內核內部由file結構標識，內核使用file_operations結構訪(fǎng)問(wèn)驅動(dòng)程序的函數。file_opera_tions結構是一個(gè)定義在Linux／fs．h>中的函數指針數組。下面主要介紹常用的幾個(gè)成員：