嵌入式機器視覺(jué)系統中ARM與DSP的數據通信設計方案

　　3 軟件設計

　　3.1 Linux驅動(dòng)程序

　　在Linux操作系統下，設備文件有3種類(lèi)型：字符設備、塊設備、網(wǎng)絡(luò )設備，各自對應一種類(lèi)型的設備驅動(dòng)程序。這里的HPI接口的驅動(dòng)程序屬于字符設備驅動(dòng)程序。

　　Linux下的驅動(dòng)程序是為相應的設備編寫(xiě)多個(gè)基本函數，填充file_operations結構體。其中定義了實(shí)現各種操作函數。如下所示：

　　open和release完成設備的打開(kāi)和關(guān)閉。mmap為內存地址映射操作。下面是本文中的HPI接口的驅動(dòng)程序的設備入口hpi_open函數，它負責打開(kāi)、準備設備。

　　任何時(shí)候對字符設備（HPI）接口進(jìn)行打開(kāi)操作，都會(huì )調用設備的open入口點(diǎn)（hpi_open）。所以open函數（hpi_open）必須對將要進(jìn)行的I／O操作做好必要的準備工作，例如設備是獨占的，則open函數必須將設備標記成忙狀態(tài)，如上面例程中的①處兩行所示。

　　3.2 驅動(dòng)程序中映射的實(shí)現

　　由于在Linux系統中，用戶(hù)應用程序不能直接對驅動(dòng)程序的內存空間進(jìn)行操作，因此必須用到內存映射機制。內存映射是指把內核中的特定的內存空間映射到用戶(hù)空間的內存中去。

　　mmap系統調用映射一個(gè)設備，意味著(zhù)使用戶(hù)空間的一段地址關(guān)聯(lián)到設備內存上，實(shí)際上就是對設備的訪(fǎng)問(wèn)。

　　mmap方法是file_operations結構的一部分，要實(shí)現映射必須分兩步：

　　1）調用內核中的remap_page_range函數，它的功能是：構造用于映射一段物理地址的新頁(yè)表，實(shí)現了內核空間與用戶(hù)空間的映射，其原型如下：

　　函數參數的確切含義如下：unsigned long virt_add為重映射開(kāi)始處的虛擬地址。這個(gè)函數為虛地址空間virt_add和virt_add+size之間的范圍構造頁(yè)表。unsigned long phys_add為虛擬地址應該映射到的物理地址。unsigned long size為被重映射的區域的大小，以字節為單位。pgprot_t prot為新VMA所請求的“保護”屬性。驅動(dòng)程序不必修改保護，在vma->vma_page_prot中找到的參數可不加改變地使用。

　　本課題中使用mmap調用的代碼如下：

　　這樣就為DSP的HPI接口所對應的總線(xiàn)物理地址：0x10000000（對應nGCS2）在vma->vm_start和vma->vm_end之間構造了新的頁(yè)表。

　　hpi_mmap_add=mmap（NULL，length，PROT_READ|PROT_WRITE，MAP_SHARED，hpi_fd，0）其中參數start指明描述字fd對應的“文件”在進(jìn)程地址空間內的映射區的開(kāi)始地址，必須是頁(yè)面對齊的地址，通常設為NULL，讓內核去自動(dòng)選擇開(kāi)始地址。任何情況下，mmap的返回值為內存映射區的開(kāi)始地址。這樣通過(guò)對hpi_mmap_add操作，實(shí)現對起始地址為0x10000000的內存段操作。