在32位微处理器逐渐成为嵌入式系统主流的同时,嵌入式应用也变得越来越复杂。许多嵌入式系统都不得不借助于专用的操作系统来支撑自己的应用。uClinux作为类Unix操作系统控制工程网版权所有,继承了Linux的各种优秀的品质,成为首选的嵌入式系统的操作系统。
为自己的设备在操作系统下添加驱动程序,是嵌入式设计必不可少的部分。针对不同的设备类型,选择合适的驱动程序的模式,同样也是十分重要的。通常的设备驱动采用直接I/O的方式,如存储器、看门狗等;而对于象网络这样的数据流设备的驱动,则应该用到中断机制。
本文以uClinux为背景,以一种数据流设备为目标,介绍中断驱动的I/O设备驱动的开发。 1 应用背景 1.1 硬件描述 本文介绍的驱动程序是应用在一种电信E1线路和以太网互联设备上的。它是旁路接收E1数据并将其发送到以太网的某一台服务器上,在服务器上对E1的话路和信令时隙分析。 该设备中的处理器是采用三星公司出品的网络型ARM 处理器S 1.2硬件连接 S 1.3 FPGA内FIFO的结构 在FPGA内部设置了两个FIFO。为了防止ARM和FPGA操作的冲突,ARM和FPGA对两个FIFO操作采用乒乓方式,这样ARM和FPGA就可以同时操作不同的FIFO,而不需要等待。FIFO的大小是4096位CONTROL ENGINEERING China版权所有,能容纳一个E1复帧的数据量。当FPGA将一个FIFO填满后,会用中断的方式通知 ARM来读FIFO,同时FPGA会置内部的F1FO状态寄存器。FIFO)状态寄存器命名为fpga_imf,是一个32位的寄存器,用其中某几位置 “l”,表示对应的FIFO需要读取。 2 软件设计 中断驱动的I/O是指,输人数据在中断期间被填充到缓冲区内CONTROL ENGINEERING China版权所有,并由读取该设备的进程取走缓冲区内的数据;输出缓冲区由写设备的进程填充控制工程网版权所有,并在中断期间取走数据。数据缓冲可以将数据的发送和接收与write及read系统调用分离开来,提高系统的整体性能。下面是uCllnux下的中断程序的设计。 2.1 uClinux下的中断程序 在uClinux系统中CONTROL ENGINEERING China版权所有,通过调用下面这个函数向系统申请一个中断通道(或中断请求IRQ),并在处理完以后释放掉它。 mt reqLIest_irq(unsigned int irq,void(*handler)(int,vold*, struct pt_regs*),unsigned 10ng flags,const chat*device, vold*dev_id); void free_irq(unstgned int lrq,VOid*dev_id); 其中,irq是中断号。在本系统中它对应于S int fpga_open(struct inode*inocle,stuct_file*file){ int result; result=request_irq(FPGA_IRQ,δfpga_isr,SA_INTER-RUPT,″fpga″,NULL); if(resuIt!=O){ printk(KERN_INFO”Can not register FPGA ISR!\n”);}else
,它完成波形整理、时钟恢复和HDB3解码。DS2148将整理后的E1数据流送给一片Altera公司的Cyclone系列的FPGA(EPlC3T