面向嵌入式視頻處理平臺的Linux移植

　　5設備驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)

　　5.1 Linux設備驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)步驟

　　Linux系統設備分為字符設備、塊設備和網(wǎng)絡(luò )設備3種。其設備驅動(dòng)的開(kāi)發(fā)主要包括：

　　a)在驅動(dòng)程序源文件中定義file_opera-tions結構，并編寫(xiě)出設備需要的各個(gè)操作函數，對于設備不需要的操作函數用NULL初始化，這些操作函數將被注冊到內核中。

　　b)定義一個(gè)初始化函數，在Linux初始化時(shí)會(huì )調用此函數。此函數包含：初始化驅動(dòng)程序要用到的硬件寄存器；初始化與設備相關(guān)的參數；注冊設備；注冊設備使用的中斷和函數；其他一些初始化工作。

　　c)對于驅動(dòng)程序的使用，可以進(jìn)行靜態(tài)編譯，也可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)編譯。靜態(tài)編譯是指將設備驅動(dòng)程序添加到內核中，動(dòng)態(tài)編譯是指將設備驅動(dòng)程序編譯成驅動(dòng)模塊。

　　本嵌入式系統主要用于視頻處理，涉及到的外設主要是顯示設備和輸入設備。這里采用的顯示設備是LCD，而輸入設備是通過(guò)USB接口與系統相連的。

　　5.2 LCD顯示驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)

　　LCD的設備驅動(dòng)程序屬于字符設備的驅動(dòng)，應按照字符設備的規則編寫(xiě)。在Linux下進(jìn)行LCD顯示用Framebuffer技術(shù)，這是提取圖形的設備，是用戶(hù)進(jìn)入圖形界面很好的接口。Linux內核根據硬件描述抽象出Framebuffer設備，供用戶(hù)態(tài)的進(jìn)程直接進(jìn)行寫(xiě)屏?？梢詫?Framebuffer看成是顯示內存的一個(gè)映像，將其映射到進(jìn)程地址空間之后，就可以直接進(jìn)行讀寫(xiě)操作，寫(xiě)操作立即反應在屏幕上。 Framebuffer的設備文件一般存放在／dev這個(gè)目錄下，對此設備文件進(jìn)行操作即可實(shí)現圖像的顯示。

　　LCD顯示驅動(dòng)程序主要包括：

　　a)LCD驅動(dòng)的文件結構：包括打開(kāi)設備文件、設備文件其它操作、關(guān)閉設備文件等；

　　b)LCD的打開(kāi)：LCD設備以讀寫(xiě)的方式打開(kāi)；

　　c)LCD設備的硬件初始化：包括注冊L(fǎng)CD設備、卸載LCD設備等；

　　d)LCD相關(guān)結構的設置：以獲取顯存起始地址、分別率、色深等；

　　e)映射內存區的操作：包括初始化顯存清零等，將攝像頭采集到的圖像數據讀至顯存處，以顯示圖像；

　　f)LCD控制輸出：包括得到命令、畫(huà)水平線(xiàn)、畫(huà)垂直線(xiàn)、畫(huà)圓等；

　　g)LCD的關(guān)閉。

　　將上面的內容用程序實(shí)現，進(jìn)行動(dòng)態(tài)編譯。通過(guò)后，將LCD驅動(dòng)模塊進(jìn)行移植加載，一個(gè)完整的LCD驅動(dòng)就開(kāi)發(fā)完畢了。

　　5.3 USB驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)

　　與LCD設備不同，USB既不屬于字符設備，也不屬于塊設備，而是一個(gè)新的設備類(lèi)別，設計框架和流程如下：首先，提供一個(gè)“.o”的驅動(dòng)模塊文件，且在一開(kāi)始就加載運行。USB驅動(dòng)就會(huì )根據其類(lèi)型向系統注冊。注冊成功后，系統會(huì )反饋一個(gè)主設備號，這個(gè)主設備號就是其唯一標識。USB驅動(dòng)就是根據主設備號創(chuàng )建一個(gè)放置在／dev目錄下的設備文件。要訪(fǎng)問(wèn)此硬件，可用open、read和write等命令訪(fǎng)問(wèn)相應的設備文件，驅動(dòng)就會(huì )接收到相應的 read或write函數，根據模塊中相對應的函數進(jìn)行操作。驅動(dòng)流程見(jiàn)圖6。

　　USB驅動(dòng)的具體設計過(guò)程如下：

　　a)USB驅動(dòng)的注冊。USB驅動(dòng)程序在注冊時(shí)會(huì )發(fā)送一個(gè)命令給函數register_chrdev，通常在驅動(dòng)程序的初始化函數中。當USB 設備插入時(shí)，為了使linux-hotplug(Linux中USB等設備熱插拔支持)系統自動(dòng)裝載驅動(dòng)程序，需創(chuàng )建 MODULE_DEVICE_TABLE，在此過(guò)程中需將USB的主設備號傳遞給相應的函數。

　　b)USB設備的打開(kāi)。打開(kāi)設備是通過(guò)調用file_operations結構中的函數open()來(lái)完成的。其主要完成的任務(wù)是：檢查設備相關(guān)錯誤，如果是第一次打開(kāi)，則初始化硬件設備；識別次設備號；使用計數增1。

　　c)USB設備的釋放。釋放設備是通過(guò)調用file_operations結構中的函數release()來(lái)完成的。它的作用正好與open()相反，通常要完成這樣的工作：使用計數減1，如果使用計算為0，則關(guān)閉設備。

　　d)USB設備的控制信息與數據讀寫(xiě)。USB設備驅動(dòng)程序可以通過(guò)文件操作結構中的函數向應用程序提供對硬件進(jìn)行控制的接口，同時(shí)讀寫(xiě)操作也要通過(guò)此函數來(lái)完成。

　　e)USB驅動(dòng)的注銷(xiāo)。當從系統卸載驅動(dòng)程序時(shí)，需要注銷(xiāo)USB設備，這樣必須編寫(xiě)一個(gè)注銷(xiāo)函數unregister_chrdev。

　　6結束語(yǔ)

　　本文基于TMS320DM*6平臺實(shí)現了Linux移植，包括創(chuàng )建交叉編譯環(huán)境、BootLoader的設計、Linux內核移植以及LCD、 USB設備驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)，為實(shí)時(shí)視頻處理應用開(kāi)發(fā)創(chuàng )建了一個(gè)良好的嵌入式平臺，在此平臺上可進(jìn)一步進(jìn)行應用程序、GUI及視頻處理算法開(kāi)發(fā)與測試。