嵌入式Linux设备驱动开发详解

.　　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
　　2.1.2　file_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
　　2.2.1　i/o端口　28
　　2.2.2　内存操作　29
　　2.2.3　中断处理　29
　2.3　led的驱动程序实例及测试　30
　　2.3.1　led i/o端口设置　30
　　2.3.2　led硬件电路设计　32
　　2.3.3　led驱动程序设计　33
　　2.3.4　led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
　　4.3.1　hd7279的电路设计　72
　　4.3.2　hd7279的指令介绍　73
　　4.3.3　hd7279的串行接口　74
　　4.3.4　hd7279的驱动程序设计　75
　　4.3.5　hd7279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
　5.1　a/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
　　5.1.3　adc的分类　89
　5.2　a/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
　　5.2.3　v/f和f/v型转换器　93
　　5.2.4　其他a/d转换器　95
　5.3　a/d转换器接口技术　97
　　5.3.1　adc的主要参数及意义　97
　　5.3.2　adc的电路选择方法　98
　　5.3.3　adc实际应用中的问题　99
　5.4　s3c2410 a/d转换驱动设计实例　99
　　5.4.1　s3c2410的a/d转换电路　99
　　5.4.2　s3c2410x的a/d转换控制寄存器　100
　　5.4.3　s3c2410x的a/d转换数据寄存器　101
　　5.4.4　s3c2410x中a/d转换驱动程序的设计　102
　　5.4.5　s3c2410x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
　6.1　d/a的原理介绍　108
　　6.1.1　d/a转换的概念及基本原理　108
　　6.1.2　电子模拟开关　109
　　6.1.3　d/a转换器的基本结构　110
　　6.1.4　d/a转换的静态参数　114
　　6.1.5　d/a转换的动态参数　115
　6.2　d/a转换的硬件电路设计　116
　　6.2.1　d/a转换的接口技术　116
　　6.2.2　d/a转换芯片介绍　117
　　6.2.3　d/a转换的电路设计　118
　6.3　d/a转换器的驱动程序实例　118
　　6.3.1　d/a驱动程序中的宏定义　118
　　6.3.2　d/a的模块加载　118
　　6.3.3　d/a转换器的文件操作模块　119
　　6.3.4　d/a转换器的读写控制模块　120
　　6.3.5　d/a转换器的打开、退出模块　120
　6.4　测试程序的设计　120
　　6.4.1　d/a测试程序中的宏定义　121
　　6.4.2　d/a测试程序的主函数　121
　　6.4.3　d/a测试程序中的功能函数　122
　　6.4.4　d/a测试程序中的功能打印函数　123
　　6.4.5　d/a测试程序中的波形生成函数　123
　　6.4.6　d/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
　7.1　lcd显示器概述　126
　　7.1.1　液晶　126
　　7.1.2　lcd显示屏的背光　127
　　7.1.3　lcd显示器的分类　127
　　7.1.4　lcd的显示原理　127
　　7.1.5　lcd的驱动方式　130
　　7.1.6　lcd的常用指标　131
　7.2　lcd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
　　7.2.3　tft的时序　134
　7.3　嵌入式处理器的lcd控制器　136
　　7.3.1　lcd控制器　136
　　7.3.2　lcd控制器的设置　137
　　7.3.3　lcd的字符显示缓存　139
　7.4　lcd的驱动程序设计　140
　　7.4.1　lcd驱动程序相关的宏定义　140
　　7.4.2　lcd驱动程序的底层操作函数　142
　　7.4.3　lcd驱动程序提供的api　145
　　7.4.4　lcd驱动程序的模块化加载　151
　　7.4.5　lcd的测试程序　152
　7.5　基于framebuffer的lcd驱动程序实例　155
　　7.5.1　framebuffer概述　155
　　7.5.2　lcd的电路连接　155
　　7.5.3　framebuffer设备驱动程序的结构　156
　　7.5.4　framebuffer设备驱动程序的设计　159
　　7.5.5　framebuffer设备测试程序的设计　164
　　7.5.6　嵌入式linux常用的gui　166
　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
　　8.5.2　a/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
　9.1　can总线接口设计　188
　　9.1.1　can总线概述　188
　　9.1.2　can的工作特点及主要优点　189
　　9.1.3　can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
　　9.2.1　sja1000简介　190
　　9.2.2　sja1000扩展　191
　9.3　sja1000扩展can总线接口的设计　192
　　9.3.1　can 控制器sja1000的操作模式　192
　　9.3.2　can控制器sja1000的特征功能　193
　　9.3.3　can 控制器sja1000的basic can模式设置　194
　9.4　sja1000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
　　9.4.2　sja1000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
　10.1　iic总线概述　206
　　10.1.1　iic总线介绍　206
　　10.1.2　iic总线引入的原因　206
　　10.1.3　iic总线的特点　206
　　10.1.4　iic总线的基本结构　207
　　10.1.5　iic总线的术语　207
　　10.1.6　iic总线的工作　208
　　10.1.7　iic总线的竞争仲裁　209
　　10.1.8　iic总线的工作流程　210
　10.2　嵌入式处理器的iic接口　211
　　10.2.1　iic总线控制寄存器　212
　　10.2.2　iic总线控制/状态寄存器　213
　　10.2.3　iic总线地址寄存器　214
　　10.2.4　iic总线移位数据寄存器　214
　　10.2.5　s3c2410中与iic对应的i/o端口　215
　10.3　基于iic的键盘芯片应用　216
　　10.3.1　zlg7290的功能　217
　　10.3.2　zlg7290的控制方式　218
　　10.3.3　zlg7290的寄存器　218
　　10.3.4　zlg7290的通信接口　219
　　10.3.5　zlg7290的指令介绍　219
　10.4　iic总线驱动程序实例　221
　　10.4.1　zlg7290的电路连接　221
　　10.4.2　zlg7290的通信流程　223
　　10.4.3　zlg7290驱动中变量的定义　225
　　10.4.4　zlg7290驱动中实时时钟的改变　226
　　10.4.5　zlg7290和iic寄存器的初始化　227
　　10.4.6　zlg7290驱动程序的模块化　228
　　10.4.7　zlg7290的文件操作结构　228
　10.5　iic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
　11.2　iis音频总线接口　233
　　11.2.1　iis总线的物理连接　233
　　11.2.2　iis的总线协议　234
　　11.2.3　iis总线的硬件设计　235
　　11.2.4　iis总线的寄存器　236
　11.3　ac97音频总线接口　239
　11.4　iis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
　　11.4.3　wav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
　　11.4.6　dma的操作和宏定义　246
　　11.4.7　audio设备文件的操作　248
　　11.4.8　mixer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
　12.1　ide接口概述　264
　　12.1.1　硬盘知识介绍　264
　　12.1.2　ide接口标准　267
　　12.1.3　ide接口的传输模式　269
　　12.1.4　ide接口寄存器　269
　12.2　ide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
　　12.2.3　ide硬盘的读/写操作　274
　12.3　ide驱动程序测试　282
　　12.3.1　磁盘文件系统简介　283
　　12.3.2　ide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
　　13.1.3　mtd体系介绍　289
　　13.1.4　flash专有名词　291
　13.2　nand flash　291
　　13.2.1　nand flash的结构　291
　　13.2.2　nand flash的操作　292
　　13.2.3　nand flash控制器　294
　　13.2.4　nand flash的时序　296
　　13.2.5　nand flash的驱动程序实例　297
　13.3　nor flash　301
　　13.3.1　nor flash的结构　301
　　13.3.2　nor flash的操作　302
　　13.3.3　nor 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
　14.1　usb接口概述　311
　　14.1.1　usb系统　311
　　14.1.2　usb的电气特性　312
　　14.1.3　usb总线的拓扑结构　313
　　14.1.4　usb的通信协议　313
　14.2　嵌入式系统中usb的使用　315
　　14.2.1　ohci概述　315
　　14.2.2　host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　usb设备驱动程序的分类　316
　　14.3.2　usb驱动的骨架程序　317
　　14.3.3　设备端usb驱动程序　327
　　14.3.4　usb键盘飞梭的驱动程序　327
　14.4　usb驱动程序测试　331
　　14.4.1　热插拔　331
　　14.4.2　利用hotplug脚本实现设备的自动加载　332
　14.5　知识索引　333
　14.6　思考与练习　334
第15章　串口驱动程序　335
　本章目标　335
　15.1　串口概述　335
　　15.1.1　同步串口的传输标准　335
　　15.1.2　异步串口的传输标准　336
　　15.1.3　串口的物理层标准　336
　　15.1.4　串口的电平逻辑转换　341
　15.2　嵌入式处理器串口控制器　342
　　15.2.1　嵌入式系统中常用的uart控制器　342
　　15.2.2　s3c2410中的uart控制器　342
　15.3　嵌入式linux串口驱动程序设计　346
　　15.3.1　异步串口的工作流程　346
　　15.3.2　串口的驱动程序结构　347
　　15.3.3　串口驱动程序的注册　349
　　15.3.4　ops中的串口操作函数　351
　　15.3.5　串口驱动中与控制台有关的函数　360
　15.4　嵌入式linux串口的应用程序设计　360
　　15.4.1　串口编程需要用到的头文件　360
　　15.4.2　串口的终端函数　361
　　15.4.3　rs-485和rs-232的通信　363
　15.5　基于串口的gprs应用实例　366
　　15.5.1　gprs简介　366
　　15.5.2　gprs的电路设计　367
　　15.5.3　gprs的程序分析　368
　15.6　基于串口的gps应用实例　371
　　15.6.1　gps简介　371
　　15.6.2　gps应用程序设计　371
　15.7　知识索引　375
　15.8　思考与练习　376
第16章　网络设备驱动程序　377
　本章目标　377
　16.1　以太网概述　377
　　16.1.1　以太网的连接　377
　　16.1.2　以太网的工作原理　378
　　16.1.3　以太网的帧结构　379
　　16.1.4　tcp/ip网络协议　381
　　16.1.5　嵌入式系统中常用的网络协议　382
　16.2　嵌入式处理器的以太网接口　383
　　16.2.1　带有mac层控制协议的处理器　383
　　16.2.2　通过以太网芯片扩展网络接口　384
　16.3　以太网驱动程序体系结构　385
　　16.3.1　网络驱动程序的结构　385
　　16.3.2　网络设备初始化　386
　　16.3.3　数据包的发送与接收　386
　　16.3.4　网络设备的加载方式　387
　　16.3.5　常用的系统支持　388
　16.4　网卡驱动程序实例　392
　　16.4.1　ne2000的内核支持　392
　　16.4.2　网络接口的初始化　392
　　16.4.3　网络接口设备的打开和关闭　393
　　16.4.4　数据包发送和接收　394
　　16.4.5　网络驱动程序的基本操作　394
　　16.4.6　编写嵌入式linux网络驱动程序中需要注意的问题　398
　16.5　网络驱动程序的测试　399
　　16.5.1　嵌入式linux的网络配置　400
　　16.5.2　nfs文件系统　401
　　16.5.3　socket编程　403
　　16.5.4　socket编程实例　405
　16.6　知识索引　415
　16.7　思考与练习　416

.　　第14章介绍USB设备驱动程序的设计方法。通过本章的学习，读者可以掌握USB总线标准的分类方法和各自的应用范围，了解USB总线的工作特点、电气特性等知识，并通过结合实例代码进一步掌握嵌入式Linux中USB设备驱动程序的设计方法。
　　第15章介绍串口通信设备的驱动程序设计方法。通过本章的学习，读者可以了解同步串口和异步串口的工作原理、电气特性等知识。本章以异步串口为重点，介绍了异步串口驱动程序的整体架构，并逐个分析了其主要组成部分，帮助读者理解嵌入式Linux系统中串口的工作原理。
　　第16章介绍网络设备的驱动程序设计方法。通过本章的学习，读者可以了解嵌入式Linux系统中网络设备的工作原理。通过结合实例代码，读者可以掌握NE2000兼容的网卡驱动程序的设计方法。
　　本书适合的读者
　　·Linux爱好者；
　　·嵌入式系统驱动工程师；
　　·大专院校嵌入式相关专业师生。
　　本书内容来源于华清远见嵌入式培训中心(http：／／www．farsight．com．cn)的培训课程资料，书中相关代码以及嵌入式Linux应用开发、嵌入式Linux系统开发、嵌入式Linux驱动开发、嵌入式系统硬件设计的相关资料，请见http：／／www．farsight．com．cn／download。
　　本书由李俊执笔，黄惠英、刘雯审定写作提纲，另外感谢以下人员为本书所做的工作：孙琼、田旭、范文庆、钟金鑫、王欣、张曦文、尚玉珊、张丛辉、王玮、刘超、张圣亮、李凡、马堑、徐路迎、赵国锋、孙颂武、汪荷君、孙明、林雪梅、张墨等。
　　由于时间仓促，加之水平有限，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正。本书责任编辑的联系方式是huangyan@ptpress．com．cn，欢迎来信交流。...
　　编 者
　　2008年1月