实验七嵌入式系统驱动实验资料

1、实验七 ARM9嵌入式系统硬件驱动基础开发实验【实验目的】1. 掌握嵌入式linux内核的配置编译及移植。2. 掌握ARM linux驱动程序的开发流程。【实验内容】1. 常用linux命令的使用2. 嵌入式linux驱动程序开发步骤3.linux内核配置、编译以及移植【实验设备】1. ARM9开发板2. 串口线、USB线3. PC 机(软件：VMware Workstation6.5)【实验原理】嵌入式Linux是以Linux为基础的嵌入式作业系统，它被广泛应用在移动电话、个人数字助理(PDA)、媒体播放器、消费性电子产品以及航空航天等领域中。Linux是开放源代码的操作系统，同时具有体积小

2、、执行速度快、较好的可裁剪性与移植性等特点。针对ARM CPU开发的具有 MMU ( Memory Ma nageme nt Un it)功能的嵌入式 Li nux操作系统是 ARM平台上操作系统的最佳选择。通用的基于ARM系统的Linux开发步骤如下：1) 开发目标硬件系统：如选择微处理器，Flash及其他外设等；2) 建立交叉编译工具：一般的 GCC工具都是针对 X86体系的，为了能够生成目标板 可执行的代码必须建立交叉编译工具；3)4)5)6)7)开发Bootloader :建立启动系统的主引导程序；移植Linux内核：如基于 ARM的Linux2.4内核移植；开发一个根文件系统：如ya

3、ffs文件系统的制作；开发相关硬件的驱动程序：如LCD、Key pad等；开发上层的应用程序：如QT GUI开发。驱动程序的目的一般式驱动硬件正常工作，所以通常所说的驱动程序都是针对特定的硬件来编写的。驱动程序既可以工作在有操作系统的环境下，也可以工作在无操作系统的环境中。通常在做一些简单的硬件控制时，由于功能比较单一，不需要操作系统来管理，所以针 对这种情况下的驱动程序相对来说也比较简单，但是作为一个嵌入式系统， 他要实现的任务也相对比较多，比较复杂，所以需要有操作系统来对他进行管理。设备驱动程序是操作系统内核和及其硬件之间的接口。 设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节，这样在应用程序看来

4、，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。 LinUX下的设备驱动程序是内核的一部分，运行在内核模式。也就是说，设备驱动程序为内 核提供了一个I/O接口，用户使用这个接口实现对设备的操作。我们在这个实验中主要是将驱动程序的 C文件交叉编译后添加进内核，同时，在文件系统中添加驱动测试程序。最后 将生成的系统映像文件烧进开发板中。对于驱动程序的使用， 有静态编译和动态编译两种， 静态编译指的是将驱动程序添加到 内核中，动态编译是指将驱动程序编译成驱动模块。我们采用第一种，即静态编译的方式file_operations结构，并编写出设备需要NULL初始化，这些操作

5、函数将被注册到 内核会找到相应的操作函数，并进行调用。添加驱动程序。驱动程序的开发步骤如下：1) 首先，用户在自己的驱动程序源文件中定义 的各种操作函数，对于设备不需要的操作函数用 内核。当应用程序对相应的设备文件进行操作时，如果操作函数使用NULL，操作系统就进行默认的处理。ARM板进行相应驱动的测试。2) 设备驱动程序编写完成后，就可将其添加到linUX内核中，这需要修改linux的源码， 然后重新配置编译linux内核。3) 编写相应的驱动测试程序，下载到Workstation，用户名为root，密码为123456，即以LinUX常用命令：【实验步骤】切换到根目录切换到当前目录下的 di

6、r目录下 切换到上一级目录显示当前目录下的文件列表编辑文件file将文件file解压1. 打开桌面上的虚拟机软件VMware 超级用户的身份登录。打开终端，学习一下/dir# cd# cd# cdfile# ls# vi# tar xzvf file.tgz# rm file 删除文件# rm -r dir删除当前目录下叫 dir的整个目录# cp source target将文件source复制为target，可以指定文件路径# cat file 查看file的内容# mv file /dir 将当前目录下的file文件移动到dir目录下还有一些命令会在后面的使用中具体讲解。2. 在终端里进

7、入 /opt/FriendlyARM/Nano2410V2目录下，其中有一个 kernel文件夹，这就是我们要操作的 LINUX的内核。进入kernel/drivers/char ,即内核驱动的字符型设备驱动 文件夹，然后ls查看里面的文件列表，其中有一个super2410-leds.c文件，这是一个led驱动程序，但此程序需要修改才能适用于我们的ARM板。3. 输入vi super2410-leds.c，对此文件进行编辑。在vi编辑器里面默认的是命令模式，键入i就进入了编辑模式。程序里 led_table中定义了四个端口，我们将GPIO_E13改为vi Makefile 。切换到编辑+=su

8、per2410-leds.o 。按 Escsuper2410-leds.c 编译成GPIO_F7,即我们只对板子上的 LED2进行操作。修改之后按Esc回到命令模式，然后输入： wq保存退出。4. 打开kernel/drivers/char目录下的 Makefile文件，即输入 模式，在第 199 行里输入 obj-$(CONFIG_SUPER2410_LEDS) 键，输入:wq保存退出。这一步操作时为了在编译内核时将super2410-leds.o 文件。J昴蘇倆牖WBjH WB制朋關巫IM I jj业jJjjjggg墜壘乂和D 編帥&活理)终相)转到eg帮肋旦)obj- S'

9、; O rsh IJ.UM' += sync 1 ink.obj-S>+- n_hdl.oobj QN l(；_SPECI ；LI XI += spccialiK.oobj -$1 U74- G VM G_WJI LT I N_SER： AL i += amiseri；il.oohju2 Iij 2羽2 h += se r_a22ii2 .o gtner icse r ia Lqobj -'h' u I(iii_sX) += ss+o gf nt r if_se r ia I »oobjIG_RIO) += r io/r io .o gener ic_5

10、e r ia I .obj -$' tlJM-1(i；_Sil_SCI ) += sh-sc i .o gent? r ic_ser iii I .oobj-$(aT(> SERLU.IG7) += ieriallfiZ.oohj-HT+H丄_人林147 JAjO += gf nc r ic_ser ia I .q vrfpscc ,qobj-S'+= gener ic_ser ia I .o vrtp_scc.oobjI<sJJVWj()Ul)_bCl； += gene r ic_se r ia I .o vnr_scc .oobj- S' tJJM-1G

11、_SEKI AL_TX 12 > += gener ic_5(?r ii)L . sor in I _tx39'12 .o 0历-| 0刑；】9"沁4口山=0=扯町1"+= nano24hut tons.oobjfHI £4(1)+= s3c24H3-3dc.oobj-爲川IMUZjaBM；s3c2410-ls.rmdule obj-$'出 fUdLL 卜【小 +=super2410- Leds.o即输入vi Config.in。切换到编辑SupportSup er2410 Leds'保存退出。这样在运行 menuconfig Sup

12、port Super2410 Leds的字样，如果选中并编译通过，驱动程序iuhtlir-S' CLNdGRICh += r io subdi iir-$' UIG I M += joys I ick5. 打开 kernel/drivers/char 目录下的 Config.in 文件, 模式，在第 89 行里输入 dep_tristate CONFIG_SUPER2410_LEDS ,然后按 Esc 键，输入：wq 配置字符设备时就会出现 就加到内核中了。roDtilorjUhQ韭/opt/ Friendly 兀RM/Na 卿2：斗ll'N也gfpe Htfr我更扁圈

13、型 r,V編辑哙賁看理终输1? 转到© 帮助凹e I轴E buu ' Eiiab Ip fi bud I 'le Srtfi r Lbud I “le Sns rIPS2 Keyboard Support CllJGPC_KETiGird Reader 0 Suppor I ' CLlSHC_l TS 1 72_SCR1)Uni Reader 1 Support ' QN K；_【Tg 1 72-窖 CRJif f "SanhiJlXPFRIirNrAL* = -a= S* 1： Itient i !i la le ' (jjnwdo

14、re A2232 se r la I zppnri f EXFEtd 隔NMdJ ' GlhHG_A22垃soilr ce dr iversZst r ia l/Chn t' ig + inSiipe r2411)lno241(IA|Shno2410Adfp_t r i S la If dfp_t r i s la IF |dfp_t r i s la If dep_t r i s la leCH S3C2410'biippor t 'Siippor t 'Suppor t 'Suppor LLed 5 'V2O N K：_SIPKR24

15、10_Lh：nSButtons a14' 11( I A_V2_HinT<hSInput ' aN-' 110A_2_.DC；丸GMIfl TouchScrfenI<LS3C24O_T<1JC1CEE£N SCCNIC；_AR6.返回到Character devices，回车进入，找到/kernel目录下面，输入 make menuconfig，进行内核的配置。首先找到Support Super2410 Leds （ NEW），键入空格选中此项。< >f Ex i L<Select>subiTiiu > Hjnc

16、 hide s» <1 ec lude s . ex i t K <?> for fc Ip.<、m)du le ciipjib kbe rmina Iconrpa I ib le IKRTs ) sc i ia I suppor 1Supp>< Help >hhno2410A W.OMino2410A 2.0 S3C2'410 TouchScreeii (卩H) hu I lojis Mi pILinui Kerne I v2,4, IS-rdsT-pKil Cionf igura t ionAl l ow keys na v ig

17、q le I he irpnu » <Eii le r> sc led s Hi讪 h虽hwd le I le r s a re ho ikey !i Pressing <¥> nedular ize5 fcalures. Pre盯 <E?c><E3c> LoLcjTcnd: * billi IL- in exc luded <曙 iwdu leenjot创 losi Ihosl/cipiy F nendb A RM, N ana2 410'2/ktimclf *1 i r 1 tia I le rnm na I

18、* Iuppor t ioT coiiso le on v i lua I< > tandard/gene r ic ( K25U/1(5550 and f hl inii landard itfiiil poF I flippor I trial dr i ve r s >曰 然后返回上一级，进入 General setup，在Timer and CPU usage LEDS 上键入空格，取消选 中。如果选中则两个 LED分别用于Timer和CPU,我们的测试程序将看不到效果，故在此 处将其取消。H X艾忡E 絹种E? 程昏巴 终潇B 转到fQ 帮肋旦、,c<Se I

19、cfl>Linux Kernel v2 »<*lK-rralt7pi；a I Gvnf igiir« I ionsubitthuti> .inc IhJp ?i <2 exchJides. ex i I H <?> for tt Ip.< > riDduc able< 上 : I >< Ic 1P >HI ' |lA''t)w key navi百ale lhe ittiiu . <Ejl tc i > selecLi High I igh n rd k i r rs

20、a re hoi key. Pre s li ing <V> <M nmdu lar izs fea lures.卩£汕 <E!ic><tsc> to Lc輕nd： t* bu 1 L' in excLuded <M inxJu Ic< > e r lie J skjppQr i for M SC b ina r ie !if ower MnagerwnL supporl t expe r inrn ta Ht J upporl (USECLE.PMr 1i&ab« OCM_KJLLERr ledi

21、ice TTV Io L tnidu a r a i t hiiT t i c 'Jiige< > I SC fF pt r sona lilyI 0 no t run pa r 5e_lag_cn(d I inef ) iii ar ch/a rm/kcrne 1/se tup c fan 11 ke rne I conurand sir inp : " roo L -1 f04 rrem=32M mSKOEKSlsSf * e r ne l-iiude a I ignrtriii I trap handler7. 在终端里输入make dep,这一步仅仅在第一

22、次编译时需要，为的是编译时内核知道文件之间的依赖关系；输入make clean，该命令用于清除以前编译内核时生成的所有目标文件、模块文件和临时文件；输入make zImage ，即将内核编译成 gzip压缩形式的image。编译通过后会在目录kernel/arch/arm/boot 下生成 zimage 内核文件。kernel/drivers/char 目录会看到 super2410-leds.o 文件，如果 cat8. 编译好之后，我们查看没有则我们的LED驱动程序没有加入到内核。另一种方法是在终端里kernel目录下输入System.map | grep leds，如果有 matrix4_

23、leds_init、matrix4_leds_ioctl、matrix4_leds_fops 几个是super2410-leds.c文件里的函数）等，则表明驱动已经正确地加入到了内核。arjir I iiiux-ohj copy binary -ft .noic -R .comitnt -S coirp cinux zJnnge iTuke 111 Leav ing d i rec lory /opl/Fr Lend lyARNfNiio2410/ke rue I/ei i ch/a rin<boo L' roQIhps t kerne J ft Ml SyEiemnsp 丨誉切

24、 lutbcOOlOOcH cOOlelGS c00caci4 cOOcaecO cOOca f24 cOOcb474 cOlcfc44 cOldlOiic c020dSlc|rootl? mi t r ix4_leds_in i i? _in i t ca I l_nB i r it4_leds_in i iT Kc I leds13 tcTTse I tEi lereg ite r_ leds rm t r ix4_kds_iflf 11 led%ta tenu I r ix4 IcJifops k leds ddocaIHgst kernf I（这9. 将zImage文件拷贝到/mnt/

25、hgfs/share文件夹里，则在 windows下我们可以获得此 文件。下面进行驱动测试程序的操作。10. 在虚拟机的 /opt/FrindIyARM/Nano2410V2/examples找到leds文件夹，里面有两个文件，main.c是led的测试程序，Makefile是用来指明编译 main.c文件时要用的编译器。在 终端里进入此文件夹，输入make后在该文件下生成一个二进制程序led。将其重命名为ledtest，拷贝到 /opt/FriendlyARM/Nano2410V2/root_qtopia_tp/sbin下。这个 root_qtopia_tp 文件夹是我们板子所使用的文件系统

26、。"一""11. 将 root_qtopia_tp 文件夹拷贝到 /opt/ FriendlyARM/Nano2410V2/mkyaffs 文件夹下，在终端里进入此文件夹，输入命令./mkyaffsimage root_qtopia_tp test.img。执行完后在mkyaffs文件夹下会生成test.img文件，这是我们要下载到 ARM板子上的文件系统映像文件。12. 将前面的zImage和test.img文件下载到 ARM板，然后重新启动，通过windows主机的超级终端进行驱动程序的测试。13. 在windows主机下，打开 开始-程序-附件-通讯-超级终

27、端，输入自定义的名称，选 择COM 口（默认COM1即可），端口设置如下图：coil s性停止位:数据流控制电）:还隸认值1将ARM板上面的COMO和主机的串口用串口线连接，上电后会在超级终端里看到启动信 息，当出现“此时可以通过超级终端控制我们的14.这时候可以看到 LED2在闪烁，其控制程序是/etc/rC.d/init.d下面的leds。输入./leds stop后，则此程序被结束，LED不再闪烁。 确走 I 取消应用® e tP3+ -趙皱终端匚回区1文件貓辖血宜看00呼别传i去帮助gg&脅ules木丨Slot initializedUsing /lib/mincsd

28、_disk. oWarning: loading inmcsd_disk will taint the kerne oprietary LicenseSee http： /wvivi, tux . org/lkml/Hexport-tain ted f c lesrlease press Enter to actiuat' irver version Boa/0.94.13 ll/Jan/2031:15:58:04 *0000) ll/Jan/2031:15:58:04 -0000 JQ this console. IJ303： server built F oa: starting

29、serverootSFriendlyARH /H=1<HI> 0:02: Of 自动栓测115200 G-N-1'1 '1 '' 1沖Please p ress Enter to active this con sole”时键入回车进入操作系统，如下图ARM 板了。15.进入/sbin，查看文件列表会发现我们添加的驱动测试程序ledtest：它七就-超级異瑞口回冈:件®躺辑（1）查看迪呼凹电）檯送 帮助Qp cs蘊鲁童 erootSFriendlyPRH/etcltt cd IdrootSFriendlyRRM/* Is sbin/adj

30、timexifdownmadplayarmcomtestifupmakedevsboaimagewritemkswapf diskinetdmodboxfreeramdiskinitmodprobefsck.minixinsmodnameifftpledpivotrootgettvlecl-playerpoweroffhaltledtestreboothdparmloadkmaprmmodhwclocklosetuprouteifconfigIsmodrunlevelrootFriendlyARH/#<II1>11已连接 0:102 ABEItfL152003-U-l进入/dev会

31、看到我们加入内核的驱动leds（驱动程序super2410-leds.c中定义的驱动名称为leds）,如下图：test -超级终瑞B回区1文件电鸚辑电）查看呼凹电）楼送帮助 cS海g童 B ftp gettv halt1 hdparmI hwclockled lecl-player ledtest loadkmap losetuppiuot_root poweroff reboot rmmod routeIdifconfigIsiiiodrunlevelrootFriendlyARH/# Is dey/memptmxbuttonsfb0consolefullmixerttycua0h360GL

32、tsrawrandomttycualrootttycua2knemnullt tvdspledsportsdalttyrootFriendlyARH/# _<II1>1p1已连接 0:l?:3c ABEItfL152003-U-lU''Hsi-i这时候我们进行驱动程序的测试，输入ledtest 1 1则点亮LED2 ,输入ledtest 1 0则熄灭LED2。hwclocklosetuprouteifconfigIsmodrunlevelrootSFriendlyARH/# Isdev/memptmxbuttonsfb0consolefullmixerttycua0

33、h360eLtsrawrandomttycualrootttyCLJ(32knemnullttydspledspor*tsdalttyrootSFriendlyARH/# ledtestUsage: ledsled_nc)0ilrootFriendlyARH/H ledtest 1 0rootSFriendlyARH/# ledtest 1 1rootFriendlyARH/#口回冈d_ VVL15200 3-U-1 _II已连接 0:15:0c ABEItf实现一个简单的linux字符设备驱动步骤1:编写驱动程序1. #in elude <li nu x/module.h>2.

34、#in elude <li nux/in it.h>3. #in elude <li nu x/ker nel.h>4. #in elude <li nu x/edev.h>5. #in elude <li nu x/fs.h>6. #i nclude <li nu x/kdev_t.h>7. #in elude <asm/uaccess.h>8. #in elude <li nu x/deviee.h>9. #defi ne DEVICE_NAME "cdev_zha ngwei" 10.

35、 int nu mber_of_devices = 1;11. struet edev mydev;12. dev_t dev = 0;13. ehar data128 = "/0" / the data of my deviee14. struet elass *myclass;15. statie int mydev_open(struet inode *inode, struet file *file)16. 17. pr_in fo("mydev driver open!/n");18. return 0;19. 20. statie int m

36、ydev_release(struet inode *inode, struet file *file)21. 22. pr_in fo("mydev driver released!/n");23. return 0;24. 25. ssize_t mydev_write(struct file *file, constehar _user *buf, size_t count, loff_26. t *f_pos)27.ssize_t ret = 0;28.p r_i nfo("mydev_write!/n");29.pr_in fo("w

37、riti ng %d bytes/n", coun t);30.if (eou nt > 127)31.return -ENOMEM;32.if (cou nt < 0)33.return -EINVAL;62. 34.if (copy_fro m_user(data, buf, coun t) 35.ret = -EFAULT;36.37.else 38.data127 = ”/0”;39.pr_in fo("ker nel received: %s/n", data);40.ret = count;41.42.return ret;43. char

38、 * buf, size_t len,loff_t* off)44. static ssize_t mydev_read(struct file* filp,45. 46.if( cop y_to_user(buf,data,le n) 47.48.return -EFAULT;49.50.51.return len;52. 53. struct file_ op erati ons mydev_fo ps = 54.ow ner = THIS_MODULE,55.open = mydev_ open,56.read = mydev_read,57.write = mydev_write,58

39、.release = mydev_release59.60.;61. static int _in it mydev_i nit(void)63.int result, error;64.result = register_chrdev(O, DEVICE_NAME, & mydev_fo ps);65.pr_in fo("udev_cdev: get major nu mber: %d/n", result);66.dev = MKDEV(result, 0);67.myclass = class_create(THIS_MODULE, "mydev_class");68.device_create(myclass, NULL, dev, NULL, DEVICE_NAME);69.return 0;70. 71. static void _exit mydev_exit(void)72. 73.cdev_del(&m ydev);74.un register_chrdev_regi on( dev, nu mber_of_devices);75.device_destroy(myclass, dev);76.class_destr