基于嵌入式微處理器EP9315的二次開(kāi)發(fā)技術(shù)

　　EP9315在WinCE操作系統(tǒng)下主頻達(dá)到200MHz，總線頻率為100MHz，外設(shè)時(shí)鐘為50MHz，硬件調(diào)試環(huán)境必須與操作系統(tǒng)完全吻合。而應(yīng)用模塊多采用74系列芯片，工作頻率一般為幾兆赫茲。頻率不匹配造成了EP9315發(fā)出的讀寫及使能信號(hào)脈寬不足50ns，對(duì)由74系列芯片組成的專用模塊不能實(shí)現(xiàn)正確的讀寫操作。因此，系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間采用了如圖3所示的分配，應(yīng)用模塊地址空間為CS7：0X7000_0000-0X7FFF_FFFF。

　　為給低速設(shè)備提供足夠脈寬的總線信號(hào)，設(shè)置應(yīng)用模塊地址空間存儲(chǔ)空間讀寫特性寄存器SMCBCR7中等待時(shí)間位WST1和WST2：

　　總線讀取等待時(shí)間=(WST+1)×總線時(shí)鐘

　　連續(xù)讀取等待時(shí)間=(WST+1)×總線時(shí)鐘

　　調(diào)試代碼如下：

//總線時(shí)鐘為200MHz

　ClkSet1=0x02A4A3D7；

//設(shè)置cs7數(shù)據(jù)寬度為8，讀寫脈寬為150ns

　temp=SMCBCR7；

　temp=temp& 0xcfffffff；

　temp=temp | 0xffef；

　SMCBCR7=temp；

　　這種設(shè)置使得SDRAM等高速外設(shè)和低速外設(shè)擁有不同的總線頻率，具有很大的靈活性。

　　2 系統(tǒng)軟件

　　2.1 嵌入式操作系統(tǒng)下的驅(qū)動(dòng)程序類型

　　由于Windows CE.net開(kāi)發(fā)工具好學(xué)易用，沒(méi)有目標(biāo)設(shè)備時(shí)可以在PC上仿真測(cè)試，因此基于Windows CE.net的嵌入式開(kāi)發(fā)日益普及。但要在操作系統(tǒng)下控制應(yīng)用模塊就要為應(yīng)用模塊編寫驅(qū)動(dòng)。本質(zhì)上，Windows CE的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序都是一些動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(.dll文件)，這些dll向內(nèi)核提供了入口函數(shù),使設(shè)備管理模塊可以通過(guò)這些函數(shù)與具體的硬件設(shè)備進(jìn)行通信。由于應(yīng)用模塊功能的不同，微軟沒(méi)有提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，所以只能自行開(kāi)發(fā)測(cè)試。開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用單層驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

　　2.2 驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)

　　2.2.1 應(yīng)用模塊初始化

　　應(yīng)用模塊的初始化在標(biāo)準(zhǔn)流接口函數(shù)DEV_Init( )中完成，在內(nèi)核加載驅(qū)動(dòng)時(shí)調(diào)用該函數(shù)，其中DEV為設(shè)備文件名的前綴，Windows CE使用其識(shí)別與特殊流接口驅(qū)動(dòng)程序相對(duì)應(yīng)的特殊設(shè)備。初始化的基本步驟為：

　　(1)檢查應(yīng)用模塊硬件信息的正確性。

　　(2)用Windows CE中的API函數(shù)為應(yīng)用模塊驅(qū)動(dòng)中用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分配緩沖區(qū)。

　　hDev=LocalAlloc(LPTR，sizeof(Dev_INFO))；

　　其中：pDev為包含設(shè)備必要信息的結(jié)構(gòu)體指針，Dev_INFO為該結(jié)構(gòu)體類型。

　　(3)設(shè)置應(yīng)用模塊的默認(rèn)參數(shù)，如應(yīng)用模塊在系統(tǒng)中分配的物理地址空間的基地址。

　　PHYSICAL_ADDRESS phyAddr；//64_bit地址

　　phyAddr.LowPart=hDev-＞dwIOBaseAddr；//32_bit物理基地址

　　phyAddr.HighPart=0；//高32_bit地址

　　(4)通過(guò)HalTranslateBusAddress( )和MmIoSpace( )映射I/O地址，提供直接訪問(wèn)設(shè)備的虛擬地址。

　　if(!HalTranslateBusAddress(Isa，0，phyAddr，0，&phyAddr)) return FALSE；

　　hDev-＞lpMappedBaseAddr=(LPBYTE)MmMapIoSpace(phyAddr，size，F(xiàn)ALSE)；

　　if(!hDev-＞lpMappedBaseAddr) return FALSE；

　　如果分配內(nèi)存或映射虛擬地址失敗，則返回FALSE，退出初始化程序。

　　(5)初始化應(yīng)用模塊的讀寫屬性和共享模式。

　　2.2.2 應(yīng)用模塊數(shù)據(jù)接收與發(fā)送

　　應(yīng)用模塊數(shù)據(jù)的傳遞在流接口函數(shù)Dev_Write( )和Dev_Read( )中完成。

　　DEV_Write(＜由應(yīng)用程序傳入的設(shè)備句柄＞，＜寫入數(shù)據(jù)指針＞，＜寫入數(shù)據(jù)位數(shù)＞)

　　{//每寫1字節(jié)調(diào)用一次WRITE_PORT_UCHAR( )；}

　　DEV_Read(＜由應(yīng)用程序傳入的設(shè)備句柄＞，＜存放數(shù)據(jù)指針＞，＜讀入數(shù)據(jù)位數(shù)＞)

　　{//每讀1字節(jié)調(diào)用一次READ_PORT_UCHAR( )；}

　　其中：WRITE_PORT_UCHAR( )和READ_PORT_UCH-

　　AR( )中傳遞的地址為經(jīng)過(guò)MmMapIoSpace( )映射過(guò)的虛擬地址。

　　2.2.3 建立應(yīng)用程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)的聯(lián)系

　　操作系統(tǒng)中的應(yīng)用程序與驅(qū)動(dòng)中的流接口函數(shù)一一對(duì)應(yīng)。其關(guān)系如圖4。

　　當(dāng)應(yīng)用程序準(zhǔn)備對(duì)某個(gè)設(shè)備進(jìn)行讀寫時(shí)，系統(tǒng)必須先執(zhí)行CreateFile( )函數(shù)打開(kāi)這個(gè)設(shè)備，得到的設(shè)備句柄即為底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)中Dev_Open( )的返回值。應(yīng)用程序通過(guò)CloseHandle( )調(diào)用設(shè)備驅(qū)動(dòng)中的Dev_Close( )。執(zhí)行完該函數(shù)后驅(qū)動(dòng)程序引用的設(shè)備將不再有效。當(dāng)一個(gè)流接口驅(qū)動(dòng)程序被打開(kāi)后，應(yīng)用程序使用ReadFile( )對(duì)這個(gè)設(shè)備進(jìn)行讀操作，驅(qū)動(dòng)程序中Dev_Read( )響應(yīng)該操作；同樣應(yīng)用程序使用WriteFile( )對(duì)該設(shè)備進(jìn)行寫操作，驅(qū)動(dòng)程序中Dev_Write( )響應(yīng)此操作。另外，應(yīng)用程序還可以使用DeviceIOControl()通知操作系統(tǒng)調(diào)用流接口驅(qū)動(dòng)中的DEV_IOControl( )去通知驅(qū)動(dòng)程序要執(zhí)行的操作。這些操作用戶可用Windows CE提供的API函數(shù)CTL_CODE自定義。

　　筆者在Windows CE.net操作系統(tǒng)下，已實(shí)現(xiàn)了基于EP9315嵌入式系統(tǒng)對(duì)武漢中科院巖土力學(xué)所設(shè)計(jì)的SY5聲波儀的控制，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。與原來(lái)由51單片機(jī)搭建的SY5聲波儀相比，該系統(tǒng)功耗降低、體積變小、穩(wěn)定性增強(qiáng)、成本降低，更適合工業(yè)控制中的運(yùn)用。

　　參考文獻(xiàn)

　　1 ARM Architecture Refrence Manual[R/OL].Advanced RISC Machine Ltd.(ARM)，2000

　　2 劉明貴，佘詩(shī)剛，汪大國(guó).樁基檢測(cè)技術(shù)指南.北京：科學(xué)出版社，1995

　　3 張晨曦.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu).北京：高等教育出版社，2000

　　4 馬忠梅，徐英慧，葉勇建等.AT91系列ARM核微控制器結(jié)構(gòu)與開(kāi)發(fā).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003

　　5 馬忠梅.ARM嵌入式處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002

　　6 劉明貴.基樁與場(chǎng)地檢測(cè)技術(shù).武漢：湖北省科學(xué)技術(shù)出版社，1995

　　7 候俊杰.深入淺出MFC.武漢：華中科技大學(xué)出版社，1998

　　8 Cirrus Logic.EP9315 User′s Guide.2004