嵌入式Linux字符设备驱动的设计与应用

读取 switch(minor) {

　　case first_device: device_first_vaddr = (unsigned long)ioremap (DEVICE_ FIRST _ADDR, 2);

　　……

　　case second_device:

　　……

　　default:

　　……

　　} MOD_INC_USE_COUNT; // 递增模块引用计数 , 防止模块在使用中被卸载 if (down_interruptible(device_mutex)) { …… }； }

1）open方法调用 MINOR(kdev)宏实现次设备号的读取，使用 switch语句完成设备的匹配初始化。Linux系统为每一个设备分配了一个主设备号和次设备号。主设备号标识具体的设备驱动程序，次设备号标识具体设备。开发板电机设备有直流电机和步进电机，它们的主设备号都是 252，次设备号分别为 0和 1。数码管、串口、 mini键盘的驱动设计只针对单个设备，次设备号设计为 0。

2）ioremap函数在 open方法中实现对电机、数码管、串口、mini键盘寄存器的访问。 PXA255处理器有专门的存储器管理单元（MMU），在驱动中不能直接对设备 I/O内存的物理地址进行读写，需要调用ioremap 等内核函数将寄存器的实际物理地址映射到内核统一的地址空间中，从而实现了对物理地址的间接调用。例如寄存器 DEVICE_ FIRST _ADDR的读写操作，通过读写 device_first_vaddr变量实现。在 asm/arch/pxa-regs.h头文件中定义了各种寄存器的宏，文件中的宏变量都是经过地址映射的可以直接使用。

release方法的作用正好与 open相反，通过调用 iounmap函数撤销 device设备的虚拟地址映射，同时释放互斥锁，递减模块引用计数，当模块引用计数减到 0时，close函数才能真正的关闭设备。read和 write方法的任务是相似的，主要完成用户空间和内核空间之间的数据拷贝。

read方法程序框架如下：

　　ssize_t device_read(struct file *filp, char *buf, size_t count, loff_t *offp){

　　……

　　if (copy_to_user(buf, (u8 *)BUF, count)) { ……} //写数据给用户空间

　　return count; // 返回成功读取的字节数 }

其中，copy_to_user函数实现内核空间到用户空间的数据拷贝。应用程序调用该方法接口实现串口数据的接收。

write方法的实现同read方法类似。通过调用 copy_from_user函数实现用户空间到内核空间的数据拷贝。该方法接口实现串口数据的发送、LED和MOTO控制寄存器的设置。

3.4 驱动的装载和卸载

Linux驱动程序的编译加载有两种方式。一种是编译成模块在运行时加载，不需要重新启动内核，它使用 insmod工具将驱动模块加载进内核，使用 rmmod从内核中卸载模块。该方法实现如下：1)编译驱动并下载驱动到开发板：$ arm-linux-gcc device_driver.c -I /home/eflag/kernel/include/ -c生成 device_driver.o文件，通过 tftp工具下载到开发板；2)驱动的加载：$ insmod device_driver.o。设备驱动的加载成功后,可以编写应用程序进行设备驱动的检测；3)驱动的卸载：$ rmmod device_driver。

另一种是将驱动程序静态编译进内核，再运行新的内核来测试驱动，该方法是在linux系统字符设备驱动文件夹linux/driver/char/中加入设备驱动源程序，同时修改 makefile文件，重新编译内核，下载新内核到开发板，系统启动后自动加载设备驱动 [3]。在驱动加载成功后就可以对该驱动的设备进行读写等操作。 4 Qt人机界面的实现

Qt是由 Troolltech公司开发的一套开源图形用户界面库。它给应用程序开发者提供了开发图形界面所需的各种功能。Qtopia core是嵌入式环境下所使用的 Qt，很多嵌入式产品如 PDA、手机都采用 qtopia core的图形库作为人机界面设计的框架。本系统使用 qtopia core的图形库进行用户界面的开发。

4.1 Qt应用程序的设计

Qt的事件驱动机制是 single/slot（信号/槽）机制，通过 connect函数连接控件信号（Single）与槽函数(slot）。首先控件触发产生 Single信号，然后由 signal信号触发执行槽函数[4]。本系统中槽函数为具体设备应用程序。

设备应用程序的开发主要是系统函数的调用，如 open（打开设备），read/write（读写设备），close（关闭设备）等。本系统设备应用程序开发如下： RS232收发数据功能； LED跑马灯功能；操控电机转动功能；mini键盘键值读取功能。

Linux系统中设备作为文件被访问，对设备进行访问前需建立设备节点：

　　$mknod /dev/device_name c MAJOR MINOR

其中 device_name是设备节点名， c是字符设备标志， MAJOR是主设备号，MINOR是

次设备号。open函数使用/dev/device_name作为文件路径来打开设备。

4.2Qt应用程序的运行

1）编译 Qtopia core应用程序生成可执行文件 application。通过 tftp工具下载可执行文件到开发板；2）开发板中 application