1、第11章 嵌入式Linux驱动开发,第11章 嵌入式Linux驱动开发,11.1 串口及控制台驱动 11.2 FrameBuffer驱动 11.3 以太网络驱动 11.4 Linux驱动程序总结,11.1 串口及控制台驱动,串口及控制台驱动的作用 Linux串口驱动结构 Linux控制台驱动结构,串口及控制台驱动的作用,在嵌入式Linux中，控制台（console）是系统重要的输出设备。在通过Bootloader引导内核的时候，可以使用console=的命令行来指定控制台。当没有指定控制台的时候，系统利用第一个注册的终端设备（tty）作为系统的控制台。,串口及控制台驱动的作用,嵌入式处理器一般
2、都具有串口控制器（UART）。在嵌入式Linux，串口的地位非常重要，尤其在系统调试阶段，一切有用的信息都可以从串口输入到主机。,串口及控制台驱动的作用,Linux串口驱动结构,串口驱动程序的核心部分 ： drivers/char/serial_core.h drivers/char/serial_core.c串口驱动（struct uart_driver）串口端口（struct uart_port）端口操作的数据结构（struct uart_ops）串口状态（struct uart_state）,包含串口的 操作struct uart_ops,Linux串口驱动结构,结构体uart_driv
3、er是串口驱动程序的框架；结构体struct uart_port用于描述一个UART端口，其中包含到struct uart_ops的指针。结构体struct uart_ops是serial_core.h中定义的另外一个重要的数据结构，它表示对串口的操作；结构体struct uart_state表示串口的状态。,Linux控制台驱动结构,控制台的主要数据结构，在linux源代码的include/linux/console.h下。数据结构struct console定义Linux的控制台，console_cmdline定义了命令行中的控制台。在Linux内核启动的时候，使用console=指定的控
4、制台的名字就是使用console_cmdline类型结构体中的名字name8。,Linux控制台驱动结构,控制台命令行数据结构： struct console_cmdline char name8; /* 驱动的名称 */int index; /* 驱动次设备系引 */char *options; /* 驱动的可选项 */ ;,Linux控制台驱动结构,控制台数据结构： struct console char name8;void (*write)(struct console *, const char *, unsigned);int (*read)(struct console *, c
5、onst char *, unsigned);kdev_t (*device)(struct console *);void (*unblank)(void);int (*setup)(struct console *, char *);short flags;short index;int cflag;struct console *next; ;,控制台的写操作必须实现，为printk的输出所使用，读操作可以不实现。,setup 函数指针实现初始化的功能。,11.2 FrameBuffer驱动,LCD驱动原理 显示内存 FrameBuffer驱动结构,LCD驱动原理,LCD的含义为液晶显示
6、屏，在嵌入式系统中，通常使用处理器内部LCD控制器连接LCD完成显示工作。嵌入式系统中流行LCD主要包括两种类型：STN（Super Twisted Nematic，超扭曲向列型）被动型TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管型）主动型,STN和TFT的LCD显示屏需要的驱动电平不同。,LCD驱动原理,嵌入式处理器的LCD控制器的共同点：LCD控制器集成在处理器芯片之中CPU通过读写LCD控制器的寄存器进行配置使用系统内存作为显示内存,显示内存一般由CPU写，有LCD控制器读。,LCD驱动原理,LCD的操作中，主要涉及到以下部件： LCD控制器（片内） LCD DMA（片内
7、） CPU（片内） 内存控制器（片内） 总线控制器（片内） LCD显示屏（片外） 内存（片外）,DMA用于让LCD控制器访问内存。,LCD驱动原理,使用DMA方式读取显示内存,显示内存,FrameBuffer驱动结构,FrameBuffer的核心是一块供显示使用的内存，由系统中显示机构将显示内存中的内容显示到显示设备上。帧缓冲驱动本质上是一个字符设备（char device）的驱动，但是具有自己的框架。,FrameBuffer驱动结构,FrameBuffer接口常使用mmap和ioctl。,FrameBuffer驱动结构,在linux内核目录中include/linux/fb.h定义了Fram
8、eBuffer主要数据结构和接口。 屏幕信息数据结构： struct fb_info int node;int flags;struct fb_var_screeninfo var;struct fb_fix_screeninfo fix; /* */ ;,显示屏变量,显示屏固定量,FrameBuffer驱动结构,变化屏幕信息数据结构： struct fb_var_screeninfo _u32 xres; /* 可见分辨率 */_u32 yres;_u32 xres_virtual; /* 虚拟分辨率 */_u32 yres_virtual;_u32 xoffset; /* 虚拟到可见的偏移
9、量 */_u32 yoffset; _u32 bits_per_pixel; _u32 grayscale; /* 如果不为0灰度级代替彩色 */struct fb_bitfield red; /* 如果为真色彩代表帧缓冲的位域 */struct fb_bitfield green; /* 否则只有长度有意义 */struct fb_bitfield blue;struct fb_bitfield transp; /* 透明度 */* */ ;,可见显示屏大小,虚拟显示屏大小,虚拟显示屏偏移量,FrameBuffer驱动结构,FrameBuffer驱动结构,固定屏幕信息数据结构： struct
10、 fb_fix_screeninfo char id16; /* 辨识字符串 */unsigned long smem_start; /* 帧缓冲起始地址（物理地址） */_u32 smem_len; /* 帧缓冲内存的长度 */_u32 type; _u32 type_aux; /* 隔行扫描位平面的插入值 */_u32 visual; _u16 xpanstep; _u16 ypanstep; _u16 ywrapstep; _u32 line_length; /* 每行字节数 */unsigned long mmio_start; /* 内存映射I/O起始地址（物理地址）*/_u32 m
11、mio_len; /* 内存映射I/O的长度 */_u32 accel; /* 表示驱动的细节 */_u16 reserved3; /*为兼容保留 */ ;,FrameBuffer驱动结构,#define Width 640 #define Height 480int fd; unsigned char* framebuffer; fd = open (“/dev/fb0“, O_RDWR); framebuffer = mmap (NULL, Width*Height, PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0); /* 显示区域操作 */ /* */ clo
12、se(fd);,mmap将显示内存映射到用户空间，返回值为显示内存的首地址指针。,11.3 以太网络驱动,Linux以太网的应用 Linux网络驱动结构,Linux以太网的应用,以太网协议层次,Linux以太网的应用,NE2000以太网芯片，如：Realtek的RTL8019Cirrus Logic的CS8900,网络芯片和处理器，多使用总线方式相连，还需要中断引脚。,Linux网络驱动结构,Linux以太网的应用,网络驱动程序的核心数据结构struct net_device在/include/linux目录的netdevice.h中定义，其成员比较多。 struct net_device c
13、har nameIFNAMSIZ;/* . . */unsigned long mem_end;unsigned long mem_start;unsigned long base_addr;unsigned int irq; /* . . */unsigned char if_port;unsigned char dma;unsigned long state;struct net_device *next; int (*init)(struct net_device *dev);/* . . */ ,驱动程序的初始化函数,Linux以太网的应用,net_device部分成员,Linux以太网的应用,网络驱动的初始化函数在网络设备注册后，使用其init函数指针完成。,网络驱动的使用hard_start_xmit函数指针实现数据的发送，注册中断实现数据接收。,11.4 Linux驱动程序总结,在Linux操作系统中，驱动程序是操作系统（OS）和硬件（hardware）的接口。在Linux中，驱动程序是一种框架，既有最简单的字符设备驱动程序，也有串口、帧缓冲，以太网以及IIC、各种存储器多种多样的驱动程序框架。 数据结构 初始化 功能实现,课程结束,
