linux驱动设备开发详解，Linux开发板
本篇文章给大家谈谈linux驱动设备开发详解，以及Linux开发板对应的知识点，文章可能有点长，但是希望大家可以阅读完，增长自己的知识，最重要的是希望对各位有所帮助，可以解决了您的问题，不要忘了收藏本站喔。
嵌入式Linux设备驱动开发详解的目录
第1章嵌入式系统与驱动程序1
本章目标1
1.1嵌入式系统概述1
1.1.1嵌入式系统的概念1
1.1.2嵌入式系统的特点2
1.1.3嵌入式系统的体系结构2
1.2嵌入式处理器介绍4
1.2.1嵌入式处理器分类4
1.2.2ARM概述5
1.2.3ARM系列芯片简介5
1.3嵌入式操作系统介绍7
1.3.1主流嵌入式操作系统7
1.3.2嵌入式系统的发展状况8
1.3.3嵌入式Linux介绍8
1.3.4嵌入式系统开发环境的建立9
1.3.5嵌入式软件开发10
1.4嵌入式Linux驱动程序12
1.4.1嵌入式Linux的内核空间和用户空间12
1.4.2嵌入式Linux的文件系统12
1.4.3嵌入式Linux的设备管理14
1.4.4嵌入式Linux的驱动程序16
1.5知识索引20
1.6思考与练习21
第2章简单的字符设备驱动程序23
本章目标23
2.1嵌入式Linux字符设备的驱动程序结构23
2.1.1嵌入式Linux驱动程序常用的头文件24
2.1.2File_operations结构体24
2.1.3字符设备驱动程序的入口25
2.1.4驱动程序的设备注册26
2.2设备驱动程序中的具体问题27
2.2.1I/O端口28
2.2.2内存操作29
2.2.3中断处理29
2.3LED的驱动程序实例及测试30
2.3.1LED I/O端口设置30
2.3.2LED硬件电路设计32
2.3.3LED驱动程序设计33
2.3.4LED测试程序设计36
2.4嵌入式Linux中断处理驱动程序及测试37
2.4.1中断处理过程37
2.4.2中断向量表39
2.4.3中断的处理模式39
2.4.4中断的优先级40
2.4.5中断的嵌套40
2.4.6中断源的扩展40
2.4.7中断控制寄存器的设置41
2.5按键中断的驱动程序实例45
2.5.1按键中断的电路设计45
2.5.2按键中断的驱动程序设计45
2.6知识索引48
2.7思考与练习49
第3章数字显示驱动程序50
本章目标50
3.1数字显示器50
3.1.1数码管简介50
3.1.2数码管的分类51
3.1.3数码管显示原理51
3.2数码管显示电路的硬件设计52
3.2.1译码器的使用52
3.2.2数码管的驱动方式53
3.2.3串/并变换的译码设计55
3.3数码管驱动程序实例56
3.3.1驱动程序的初始化和卸载模块56
3.3.2文件操作结构模块57
3.3.3数码管的打开模块57
3.3.4数码管的读写模块58
3.3.5数码管的I/O控制模块58
3.3.6数码管的退出模块58
3.3.7驱动程序的模块加载和卸载59
3.4数码管显示电路测试程序设计60
3.4.1数码管测试设计60
3.4.2数码管测试程序60
3.4.3数码管测试效果61
3.5知识索引61
3.6思考与练习62
第4章键盘驱动程序63
本章目标63
4.1键盘接口概述63
4.1.1键盘的分类63
4.1.2键盘的防抖65
4.1.3键盘的扫描65
4.1.4键盘的缓冲算法67
4.2键盘的驱动设计实例67
4.2.1锁存器和缓冲器扩展键盘67
4.2.2锁存器和缓冲器的接口68
4.2.3锁存器和缓冲器扩展键盘驱动程序设计69
4.2.4锁存器和缓冲器扩展键盘测试程序设计71
4.3智能控制芯片HD7279扩展键盘72
4.3.1HD7279的电路设计72
4.3.2HD7279的指令介绍73
4.3.3HD7279的串行接口74
4.3.4HD7279的驱动程序设计75
4.3.5HD7279的测试程序设计84
4.4知识索引85
4.5思考与练习85
第5章A/D驱动程序86
本章目标86
5.1A/D转换的过程86
5.1.1采样和保持86
5.1.2量化和编码88
5.1.3ADC的分类89
5.2A/D转换器的基本原理89
5.2.1逐次逼近型A/D转换器89
5.2.2双积分型A/D转换器90
5.2.3V/F和F/V型转换器93
5.2.4其他A/D转换器95
5.3A/D转换器接口技术97
5.3.1ADC的主要参数及意义97
5.3.2ADC的电路选择方法98
5.3.3ADC实际应用中的问题99
5.4S3C2410 A/D转换驱动设计实例99
5.4.1S3C2410的A/D转换电路99
5.4.2S3C2410X的A/D转换控制寄存器100
5.4.3S3C2410X的A/D转换数据寄存器101
5.4.4S3C2410X中A/D转换驱动程序的设计102
5.4.5S3C2410X中A/D转换测试程序的设计105
5.5知识索引106
5.6思考与练习107
第6章D/A驱动程序108
本章目标108
6.1D/A的原理介绍108
6.1.1D/A转换的概念及基本原理108
6.1.2电子模拟开关109
6.1.3D/A转换器的基本结构110
6.1.4D/A转换的静态参数114
6.1.5D/A转换的动态参数115
6.2D/A转换的硬件电路设计116
6.2.1D/A转换的接口技术116
6.2.2D/A转换芯片介绍117
6.2.3D/A转换的电路设计118
6.3D/A转换器的驱动程序实例118
6.3.1D/A驱动程序中的宏定义118
6.3.2D/A的模块加载118
6.3.3D/A转换器的文件操作模块119
6.3.4D/A转换器的读写控制模块120
6.3.5D/A转换器的打开、退出模块120
6.4测试程序的设计120
6.4.1D/A测试程序中的宏定义121
6.4.2D/A测试程序的主函数121
6.4.3D/A测试程序中的功能函数122
6.4.4D/A测试程序中的功能打印函数123
6.4.5D/A测试程序中的波形生成函数123
6.4.6D/A测试程序的效果124
6.5知识索引125
6.6思考与练习125
第7章LCD驱动程序126
本章目标126
7.1LCD显示器概述126
7.1.1液晶126
7.1.2LCD显示屏的背光127
7.1.3LCD显示器的分类127
7.1.4LCD的显示原理127
7.1.5LCD的驱动方式130
7.1.6LCD的常用指标131
7.2LCD的显示接口131
7.2.1灰度STN的时序132
7.2.2彩色STN的时序133
7.2.3TFT的时序134
7.3嵌入式处理器的LCD控制器136
7.3.1LCD控制器136
7.3.2LCD控制器的设置137
7.3.3LCD的字符显示缓存139
7.4LCD的驱动程序设计140
7.4.1LCD驱动程序相关的宏定义140
7.4.2LCD驱动程序的底层操作函数142
7.4.3LCD驱动程序提供的API145
7.4.4LCD驱动程序的模块化加载151
7.4.5LCD的测试程序152
7.5基于Framebuffer的LCD驱动程序实例155
7.5.1Framebuffer概述155
7.5.2LCD的电路连接155
7.5.3Framebuffer设备驱动程序的结构156
7.5.4Framebuffer设备驱动程序的设计159
7.5.5Framebuffer设备测试程序的设计164
7.5.6嵌入式Linux常用的GUI166
7.6知识索引166
7.7思考与练习167
第8章触摸屏驱动程序168
本章目标168
8.1触摸屏概述168
8.2触摸屏的分类168
8.2.1电阻技术触摸屏168
8.2.2表面声波技术触摸屏169
8.2.3电容电感技术触摸屏170
8.2.4红外线技术触摸屏170
8.3触摸屏的特性171
8.3.1透明度和色彩失真171
8.3.2反光性171
8.3.3清晰度171
8.3.4漂移172
8.3.5检测和定位172
8.4触摸屏的硬件电路设计172
8.4.1电阻式触摸屏的电路原理172
8.4.2电阻式触摸屏原点的定位173
8.4.3电阻式触摸屏的电路连接174
8.5触摸屏的驱动程序实例176
8.5.1触摸屏接口的模式176
8.5.2A/D转换和触摸屏寄存器的设置177
8.5.3触摸屏的坐标179
8.5.4触摸屏的电路连接180
8.5.5触摸屏的驱动程序接口181
8.6测试程序的设计182
8.6.1触摸屏的数据定义183
8.6.2触摸屏的数据处理183
8.6.3触摸屏的运行测试185
8.7知识索引186
8.8思考与练习187
第9章CAN总线驱动程序188
本章目标188
9.1CAN总线接口设计188
9.1.1CAN总线概述188
9.1.2CAN的工作特点及主要优点189
9.1.3CAN总线的电气特征和MAC帧结构189
9.2嵌入式处理器上CAN总线接口的扩展190
9.2.1SJA1000简介190
9.2.2SJA1000扩展191
9.3SJA1000扩展CAN总线接口的设计192
9.3.1CAN控制器SJA1000的操作模式192
9.3.2CAN控制器SJA1000的特征功能193
9.3.3CAN控制器SJA1000的Basic CAN模式设置194
9.4SJA1000扩展CAN总线接口的通信196
9.4.1通过CAN总线建立通信的步骤196
9.4.2SJA1000的初始化196
9.4.3驱动程序的结构设计198
9.4.4驱动程序init、exit、open、close函数的实现200
9.4.5驱动程序read、write函数的实现201
9.4.6驱动程序interrupt、ioctl函数实现202
9.4.7测试程序的编写202
9.5驱动程序的加载204
9.6知识索引204
9.7思考与练习205
第10章IIC总线驱动程序206
本章目标206
10.1IIC总线概述206
10.1.1IIC总线介绍206
10.1.2IIC总线引入的原因206
10.1.3IIC总线的特点206
10.1.4IIC总线的基本结构207
10.1.5IIC总线的术语207
10.1.6IIC总线的工作208
10.1.7IIC总线的竞争仲裁209
10.1.8IIC总线的工作流程210
10.2嵌入式处理器的IIC接口211
10.2.1IIC总线控制寄存器212
10.2.2IIC总线控制/状态寄存器213
10.2.3IIC总线地址寄存器214
10.2.4IIC总线移位数据寄存器214
10.2.5S3C2410中与IIC对应的I/O端口215
10.3基于IIC的键盘芯片应用216
10.3.1ZLG7290的功能217
10.3.2ZLG7290的控制方式218
10.3.3ZLG7290的寄存器218
10.3.4ZLG7290的通信接口219
10.3.5ZLG7290的指令介绍219
10.4IIC总线驱动程序实例221
10.4.1ZLG7290的电路连接221
10.4.2ZLG7290的通信流程223
10.4.3ZLG7290驱动中变量的定义225
10.4.4ZLG7290驱动中实时时钟的改变226
10.4.5ZLG7290和IIC寄存器的初始化227
10.4.6ZLG7290驱动程序的模块化228
10.4.7ZLG7290的文件操作结构228
10.5IIC总线的测试程序230
10.6知识索引231
10.7思考与练习231
第11章音频总线驱动程序232
本章目标232
11.1音频总线接口概述232
11.1.1音频的采样精度233
11.1.2音频编码233
11.2IIS音频总线接口233
11.2.1IIS总线的物理连接233
11.2.2IIS的总线协议234
11.2.3IIS总线的硬件设计235
11.2.4IIS总线的寄存器236
11.3AC97音频总线接口239
11.4IIS总线的驱动程序设计240
11.4.1音频设备基础知识240
11.4.2音频设备文件241
11.4.3WAV声音文件243
11.4.4音频设备和驱动程序的通信243
11.4.5设备的初始化和加载244
11.4.6DMA的操作和宏定义246
11.4.7audio设备文件的操作248
11.4.8mixer设备文件的操作260
11.5音频驱动程序的测试262
11.6知识索引262
11.7思考与练习263
第12章IDE接口驱动程序264
本章目标264
12.1IDE接口概述264
12.1.1硬盘知识介绍264
12.1.2IDE接口标准267
12.1.3IDE接口的传输模式269
12.1.4IDE接口寄存器269
12.2IDE接口驱动程序的移植271
12.2.1嵌入式Linux下IDE驱动程序接口271
12.2.2嵌入式Linux下IDE驱动程序272
12.2.3IDE硬盘的读/写操作274
12.3IDE驱动程序测试282
12.3.1磁盘文件系统简介283
12.3.2IDE分区测试283
12.4知识索引285
12.5思考与练习285
第13章闪存芯片的驱动程序286
本章目标286
13.1闪存芯片概述286
13.1.1闪存芯片的物理特性286
13.1.2嵌入式文件系统概述289
13.1.3MTD体系介绍289
13.1.4Flash专有名词291
13.2NAND Flash291
13.2.1NAND Flash的结构291
13.2.2NAND Flash的操作292
13.2.3NAND Flash控制器294
13.2.4NAND Flash的时序296
13.2.5NAND Flash的驱动程序实例297
13.3NOR Flash301
13.3.1NOR Flash的结构301
13.3.2NOR Flash的操作302
13.3.3NOR Flash的驱动程序实例303
13.4基于闪存的文件系统307
13.5知识索引309
13.6思考与练习310
第14章USB设备驱动程序311
本章目标311
14.1USB接口概述311
14.1.1USB系统311
14.1.2USB的电气特性312
14.1.3USB总线的拓扑结构313
14.1.4USB的通信协议313
14.2嵌入式系统中USB的使用315
14.2.1OHCI概述315
14.2.2Host接口硬件设计316
14.3嵌入式系统中USB设备的驱动程序设计316
14.3.1
Linux下PCI设备驱动开发详解(六)
本章及其后续章节将深入探讨通过PCI Express总线实现CPU与FPGA之间数据通信的简单框架，并介绍Linux PCI内核态设备驱动（KMD）的实战开发。
该框架以开源界知名的RIFFA（可重用集成框架，用于FPGA加速器）为基础，这是一个针对FPGA加速器的可重用集成框架，同时也是一款第三方开源的PCIe框架。
该框架需要使用支持PCIe的工作站以及带有PCIe连接器的FPGA板卡。RIFFA支持Windows、Linux操作系统，以及altera和xilinx的FPGA，可以通过c/c++、python、matlab、java等编程语言实现数据的发送和接收。驱动程序可在Linux或Windows系统上运行，每个系统最多支持5个FPGA设备。
在用户端，存在独立的发送和接收端口，用户只需编写少量代码即可实现与FPGA IP内核的通信。
RIFFA使用直接存储器访问（DMA）传输和中断信号传输数据，从而在PCIe链路上实现高带宽，运行速率可达到PCIe链路的饱和点。
开源地址：github.com/KastnerRG/ri...
一、Linux下PCI驱动结构
在《Linux下PCI设备驱动开发详解（四）》中，我们了解到，通常用模块方式编写PCI设备驱动，至少需要实现以下几个部分：初始化设备模块、设备打开模块、数据读写模块、中断处理模块、设备释放模块、设备卸载模块。通常的编写方式如下：
好的，带着这个框架，我们将进入RIFFA框架的driver源代码分析。
二、初始化设备模块
我们直接给出源代码：
OK，我们已经看到了几个关键词，驱动程序、字符设备、class、文件节点。在《Linux下PCI设备驱动开发详解（三）》中，我们知道总线、设备、驱动模型：
硬件拓扑描述Linux设备模型中四个重要概念：
三、probe探测硬件设备
这个fpga_probe函数非常重要和关键：
四、写操作
基本的读写操作通过ioctl来调用对应的driver驱动的实现。我们补充一下，ioctl是设备驱动程序中设备控制接口函数，一个字符设备驱动通常会实现设备打开、关闭、读、写等功能，在一些需要细分的情境下，如果需要扩展新的功能，通常以增设ioctl()命令的方式实现。
直接给出代码：
在处理ioctl_send的时候，我们发现实现用户数据拷贝到内核态之后，调用了chnl_send_wrapcheck，将api层打包过来的参数一一传递过去。
直接给出chnl_send_wrapcheck()：
这段代码主要做了一些避免错误的判断，值得一提的就是通过自旋锁避免了多线程错误的判断，其实我们可以知道riffa架构支持多线程，之后调用了chnl_send。
将数据写入指定的FPGA通道。除非配置了非零超时，否则将阻塞，直到所有数据都发送到FPGA。如果超时不为零，则该函数将阻塞，直到发送所有数据或超时毫秒过去。来自bufp指针的用户数据将被发送，最多len字（每个字==32位）。通道将被告知预期数据量和偏移量。如果last==1，则FPGA通道将在发送后将此事务识别为完成。如果last==0，则FPGA通道将需要额外的事务。
成功后，返回发送的字数。出错时，返回负值。
核心思想就是，初始化sg_maps，通过bar空间告知FPGA通道号、长度、大小等信息、使用通用buffer发送数据、更新sg_mapping，最后进入到while(1)的循环函数中。
while(1)大循环，只有当处理完Tx数据完成中断或出错时函数才会返回。在每一轮执行中，首先执行内嵌的小while，在小while中首先读取对应通道上的send消息队列，若返回值为0说明成功出队，小while运行一遍后就会执行下面的代码；若返回值为1说明队列可能是空的，也就是还没有中断到来，此时调用prepare_to_wait函数将本进程添加到等待队列里，然后执行schedule_timeout休眠该进程（有阻塞时间限制），此时在用户看来表现为ioctl函数阻塞等待，但中断还能在后台运行（中断也是一个进程）。
若此时驱动接收到一个该通道的Tx中断，那么在中断回调函数里将中断信息推入消息队列后就会唤醒chnl_send所在的进程。进程唤醒后调用finish_wait函数将本进程pop出等待队列并用signal_pending查看是否因信号而被唤醒，如果是需要返回给用户并让其再次重试。如果不是被信号唤醒，则再去读一下消息队列，此时会将消息类型存入msg_type，消息存入msg中，然后退出小while。
接下来进入一个switch语句，这个switch是根据msg_type消息类型选择处理动作的，即中断处理的下半部。
若执行Tx SG读完成中断，则消息类型发送EVENT_SG_BUF_READ，数据填0，其实是没用的数据。在这里如果剩余长度大于0或者剩余溢出值大于0时就会重新执行上一段讲述的过程，即从上一次分配的结尾处再分配SG缓冲区，并发送SG链表给FPGA等等，不过一般不会发送这种情况，除非分配页时的get_user_pages函数锁定物理页出现了问题，少分了页才会出现这样的现象。
然后FPGA就会按SG链表一个一个SG缓存块的进行流式DMA传输，传输完毕后FPGA发送一个Tx数据读完成中断，即EVENT_TXN_DONE消息类型。这里比较好处理，调用dma_unmap_sg取消内存空间的SGDMA映射，然后释放掉页。
五、读操作
读操作和写操作类似，不再详细描述。
函数chnl_recv用于将FPGA发送的数据读到缓冲区内。
首先调用宏DEFINE_WAIT初始化等待队列项；然后把传入的参数timeout换算成毫秒，这个时间是最长阻塞时间。
剩下的就是中断处理过程，等待读完成。
六、销毁/卸载设备
释放设备模块主要是负责释放对设备的控制权，释放占用的内存和中断等，所做的事情正好和打开设备模块相反。
本文详细介绍了RIFFA框架的驱动模块，涉及的内容非常多，包括内核页面、中断处理等。
一个驱动的框架主要包括：初始化设备模块、设备打开模块、数据读写模块、中断处理模块、设备释放模块、设备卸载模块。
七、未完待续
《Linux下PCI设备驱动开发详解（七）》将详细分析RIFFA的环形通信队列，最大的好处就是不需要对后续的队列内容进行搬移，可以后续由入队（写入）覆盖。
八、参考资料
blog.csdn.net/mcupro/...
zhuanlan.zhihu.com/p/...
Linux设备驱动开发详解的介绍
这是一本介绍Linux设备驱动开发理论、框架与实例的书，《Linux设备驱动开发详解（第2版）》基于LDD6410开发板，以Linux2.6版本内核为蓝本，详细介绍自旋锁、信号量、完成量、中断顶/底半部、定时器、内存和I/O映射以及异步通知、阻塞I/O、非阻塞I/O等Linux设备驱动理论；字符设备、块设备、TTY设备、I2C设备、LCD设备、音频设备、USB设备、网络设备、PCI设备等Linux设备驱动的架构和框架中各个复杂数据架构和函数的关系，并讲解了Linux驱动开发的大量实例，使读者能够独立开发各类Linux设备驱动。
