ARM920T基于Linux平臺(tái)下的FPGA驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)
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FPGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫(xiě)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，該器件是作為專用集成電路ASIC (Application Specific Integrated Circuit)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，它的出現(xiàn)既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。在通信行業(yè)、傳輸網(wǎng)、醫(yī)療儀器、各種電子儀器、安防監(jiān)控、電力系統(tǒng)、汽車(chē)電子以及消費(fèi)類電子中都大面積使用。隨著產(chǎn)品研發(fā)周期的逐步縮短，定制型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)使FPGA在后面的應(yīng)用面越來(lái)越廣。例如在2G和3G通信，以及以后的4G通信和wimax等等通信類設(shè)備中，它與DSP、MPU一起將大量出現(xiàn)在其中。
S3C2410微處理器是一款由Samsung為手持設(shè)備設(shè)計(jì)的低功耗、高度集成的微處理器，采用272腳FBGA封裝，內(nèi)含一個(gè)ARM920T內(nèi)核和一些片內(nèi)外圍設(shè)備。在時(shí)鐘方面，該芯片集成了一個(gè)具有日歷功能的RTC和具有PLL (MPLL和UPLL)的芯片時(shí)鐘發(fā)生器。MPLL產(chǎn)生的主時(shí)鐘能夠使處理器工作頻率最高達(dá)到203MHz。這個(gè)工作頻率能夠使處理器輕松運(yùn)行于Windows CE，Linux等操作系統(tǒng)并進(jìn)行較為復(fù)雜的信息處理。為此，本文以S3C2410上使用Altera公司的EP2S30F67214為例，系統(tǒng)地介紹了在Linux系統(tǒng)環(huán)境下的FPGA的驅(qū)動(dòng)方法。
1基本原理
Linux下的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序通常是一個(gè)存在于應(yīng)用程序和實(shí)際設(shè)備間的軟件層。許多設(shè)備驅(qū)動(dòng)都是與用戶程序一起發(fā)行的，可以幫助配置和存取目標(biāo)設(shè)備。
在Linux下驅(qū)動(dòng)FPGA，其本質(zhì)上就是字符設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，慣例上它們位于／dev目錄。
1.1主次編號(hào)
在內(nèi)核中，dev_t類型(在
建立一個(gè)字符驅(qū)動(dòng)時(shí)，需要做的第一件事是獲取一個(gè)或多個(gè)設(shè)備編號(hào)。其必要的函數(shù)是regis-ter_chrdev_region，設(shè)計(jì)時(shí)可在
int register_chrdev_region(dev_t first，unsigned int count，char*name)；
如同大部分內(nèi)核函數(shù)一樣，如果分配成功，register_chrdev_region的返回值將是0。出錯(cuò)時(shí)，則返回一個(gè)負(fù)的錯(cuò)誤碼，但不能存取請(qǐng)求的區(qū)域。
1.2 重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
注冊(cè)設(shè)備編號(hào)僅僅是驅(qū)動(dòng)代碼必須進(jìn)行的諸多任務(wù)中的第一個(gè)。驅(qū)動(dòng)操作包括三個(gè)重要的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為file_operations、file和inode。其中，對(duì)于FPGA驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)，最值得關(guān)注的是文件操作(file_operations)。
file_operation結(jié)構(gòu)是一個(gè)用字符驅(qū)動(dòng)方式建立設(shè)備編號(hào)和設(shè)備操作的連接結(jié)構(gòu)，定義在
第一個(gè)file_operations元素根本不是一個(gè)操作，它是一個(gè)指向擁有這個(gè)結(jié)構(gòu)的模塊指針，或用來(lái)在操作使用時(shí)阻止模塊被卸載，它也是在
llseek主要用于改變文件中的當(dāng)前讀／寫(xiě)位置，同時(shí)可將新位置作為(正的)返回值。其定義如下：
loff_t(*llseek) (struct file*，loff_t，int)；
ioctl可為系統(tǒng)調(diào)用提供一個(gè)發(fā)出設(shè)備特定命令的方法。如果設(shè)備不提供ioctl方法，那么，對(duì)于任何未事先定義的請(qǐng)求，系統(tǒng)調(diào)用將返回一個(gè)錯(cuò)誤。定義如下：
int(*ioctl) (struct inode*，struct file*，unsigned int，unsigned long)：
1.3 設(shè)備注冊(cè)
內(nèi)核在內(nèi)部將使用struct cdev類型結(jié)構(gòu)來(lái)代表字符設(shè)備。在內(nèi)核調(diào)用設(shè)備操作前，代碼應(yīng)當(dāng)包含
void cdev_init(struct cdev*cdev，structfile_operations*fops)；
1.4 open和release
open主要用于提供驅(qū)動(dòng)初始化，在大部分驅(qū)動(dòng)中，open應(yīng)當(dāng)檢查設(shè)備特定的錯(cuò)誤(例如設(shè)備沒(méi)準(zhǔn)備好，或者類似的硬件錯(cuò)誤)，但是，其第一步常常是確定打開(kāi)哪個(gè)設(shè)備。open的原代碼為：
int(*open) (struct inode*inode，structfile*flip)；
release是open的反操作。
評(píng)論