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从裸机编程到嵌入式Linux编程思想的转变------分而治之:驱动和应用程序

发表于: 2012-08-08   作者:aijuans   来源:转载   浏览:
摘要:     笔者学习嵌入式Linux也有一段时间了,很奇怪的是很多书讲驱动编程方面的知识,也有很多书将ARM9方面的知识,但是从以前51形式的(对寄存器直接操作,初始化芯片的功能模块)编程方法,和思维模式,变换为基于Linux操作系统编程,讲这个思想转变的书几乎没有,让初学者走了很多弯路,撞了很多难墙。     笔者因此写上自己的学习心得,希望能给和我一样转变

    笔者学习嵌入式Linux也有一段时间了,很奇怪的是很多书讲驱动编程方面的知识,也有很多书将ARM9方面的知识,但是从以前51形式的(对寄存器直接操作,初始化芯片的功能模块)编程方法,和思维模式,变换为基于Linux操作系统编程,讲这个思想转变的书几乎没有,让初学者走了很多弯路,撞了很多难墙。

    笔者因此写上自己的学习心得,希望能给和我一样转变做嵌入式Linux这块的朋友一点帮助,早点入门,于愿足矣。

    让我们一起回顾一下51形式的编程方法,以一个简单的LED例子:通过串口向其发送一串指令,让LED灯闪烁,闪烁频率由串口发送的指令决定。

    于是我们开始编程:一开始各种初始化晶振,初始化要用的功能模块:UART,GPIO,定时器。那么就会通过设置寄存器的各种位,把UART配置为中断模式,GPIO对应的LED引脚为输出模式,用于控制LED灯的暗灭,最后初始化定时器,来控制暗灭的频率。相信有过嵌入式裸机编程经验的朋友们一定都觉得这很简单,但是如果跑上了操作系统,那又应该怎么办?

    嵌入式Linux分为驱动层和应用程序层。什么意思?大家一定偶尔听过,对Linux设备的操作就像操作文件一样简单,打开,写入,关闭。听起来是很简单,听完就算了,也不知道到底说什么。

    驱动层就相当于我们在51形式编程中的初始化功能模块,在Linux中,已经把所有函数封装好了。举例:笔者用的at91sam9260的芯片,现在我要把PB1 引脚设置为输出模式,且初始值为低电平,则调用系统封装好的函数:

at91_set_gpio_output(AT91_PIN_PB1, 0);

    这个函数位于Linux内核源代码 arch/arm/mach-at91,(我用的是at91的芯片)要用到什么函数进去找。在arch/arm下有很多文件夹,以后需要自己根据自己的需求去选择相应的芯片找函数,这个笔者认为是Linux不人性化的地方,需要改进,只有有经验的工程师才能轻松找到,初学者真的要费很大精力。

     而我们那些晶振时钟初始化就不用写了,在Linux操作系统运行的时候已经帮你初始化好了。还有串口也已经初始化好了,在Linux有专门的操作函数,大家可以看看Linux下串口操作的相关资料,这里不赘述。当然驱动层完成的还不只这些工作,剩下的工作在讲玩应用程序层之后再介绍。

     应用程序层:这是一个完全与硬件无关的层次,就相当于我们51形式编程的逻辑层一样。那么我们怎么和驱动层打交道呢?大家回忆那句话:像操作文件一样,操作硬件设备。没错,我们就是操作文件。每个硬件设备驱动会有一个设备文件(一般要手动生成,自动生成要在驱动中写好也行)。例如我们为LED灯取一个设备文件名字为leds,然后在dev/leds生成这个设备文件,应用程序用open方法打开文件后,得到文件描述符fd,那么以后操作LED这个设备就是操作这个fd。

fd = open (“dev/leds”, flags);


     到底怎么操作fd才能像操作文件一样操作硬件设备呢?就是命令机制!通过一个非常重要的函数ioctl。看过我上几篇文章的朋友们一定知道这个函数,这就是应用程序和驱动程序的接口之一。

    假设我们定义了命令 LED_ON和LED_OFF(定义命令的方法见前几篇文章),那么我们要让LED闪烁,在应用层只要写:

while(1)
{
    ioctl(fd,LED_ON);
    sleep(1);
    ioctl(fd,LED_OFF);
}

    是在应用层看来这个是不是很简单?但是却苦了驱动层了。刚刚说到驱动层做的事情不只是初始化模块功能,不错她还有一个功能就是完善ioctl,根据相应的命令进行相应的动作。(ioctl是比较复杂的,这里只是举了一个最简单的例子,朋友们还是要多看一些书籍和实验),这里是不是连定时器的初始化都不用我们自己写,直接调用系统的休眠函数来达到延迟的目的咯~~~

     让我们再次回到驱动层,驱动层就要完善这个ioctl了,因为驱动层可以直接对硬件操作,让输出高电平和低电平。

驱动的操作就比较复杂了,这里只能简单讲下概念了,因为这时已经是Linux设备驱动开发的内容了。

     关于Linux设备驱动的总结文章,会在以后再写,建议大家可以看看国嵌的Linux视频,在电驴上资源很多,很多关于设备驱动开发的视频,搜的时候关键字为:嵌入式Linux

     这篇文章的主要目的是让大家思想上从51形式的编程转变到嵌入式Linux编程思想,希望大家能转变过来思想,踏入嵌入式Linux之门!

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