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基于Linux平台的FPGA驱动开发

时间:08-03 来源:中电网 点击:

2 硬件电路

通常在大容量存储项目中,S3C2410处理器一般作为主CPU,可对EP2S30F67214进行扩展,以使系统具有拍摄、存储、下载、I/O口扩展的功能。由于FPGA的高速处理能力和易扩展性,ARM与FPGA的结合使用,将在嵌入式系统领域占据主导地位。

本项目中的ARM主要读取FPGA的数据,然后进行数据处理并送给上位机。其ARM处理器与FPGA的连接关系如图2所示,其主要连接有32位宽数据线、27位宽地址线以及读、写、中断和片选控制线等。

在S3C2410中,nGPCS4的物理地址为0x2000000-0x28000000,共计128MB的静态物理空间。中断方式为下降沿有效。

3 编程实现

3.1 设备驱动初始化

初始化模块在内核启动时主要负责初始化FPGA工作。其实现由module_init () 和module_exit ()两部分组成。其代码如下:

3.2 异步中断通知

在应用程序中,可用如下代码获得中断响应:

signal (SIGIO,test_handler);/*test_handler为函数名字*/
fcntl(fa,F_SETOWN,getpid ());
oflags=fcntl(fa,F_GETFL);/*fd为打开设备返回值*/
fcntl (fd,F_SETFL,oflags∣FASYNC);/*fd为打开设备返回值*/

应当注意的是,不是所有的设备都支持异步通知。应用程序常常假定异步能力只对socket和tty可用。

3.3 地址映射

在Linux设备驱动程序开发过程中,由于驱动程序操作的都是设备的虚拟地址,因此,要使驱动程序对虚拟地址的操作反映到正确的设备上,还需要通过内存管理单元MMU来将设备的虚拟地址映射到正确的物理地址上去,从而保证驱动程序对设备的虚拟地址的操作,也就是要对其相应的物理地址进行操作。使用内存映射的好处是处理大文件时,其速度明显快于标准文件I/O,这样无论读和写,都少了一次用户空间与内核空间之间的复制。在用户空间对FPGA设备的访问可通过内存映射来实现。FPGA可以看作是硬件连接在S3C2410微处理器的片选信号nGPCS4上的一段物理地址的寻址。因此,必须先把物理地址映射到虚拟地址空间,然后才能对该段地址进行读/写。通常用户可用如下代码关联FPGA的地址:

fpga_base=ioremap(FPGA_PHY_START,FPGA_PHY_SIZE);

4 结束语

本文系统的介绍了ARM基于Linux平台下的FPGA的驱动开发方法,并通过开发用户程序,实现了数据的处理和传输,从而实现了FPGA在嵌入式领域的广泛应用。

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