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ARM920T基于Linux平台下的FPGA驱动开发

中电网?? 2010年09月20日 ?? 收藏0

  1.4 open和release

  open主要用于提供驱动初始化,在大部分驱动中,open应当检查设备特定的错误(例如设备没准备好,或者类似的硬件错误),但是,其第一步常常是确定打开哪个设备。open的原代码为:

  int(*open)? (struct inode*inode,structfile*flip);?

  release是open的反操作。

  1.5 读/写操作

  读和写都是进行类似的任务,就是从设备到应用程序代码的数据拷贝。因此,它们的原代码比较相似:

  ssize_t read(struct file*flip,char__user*buff,size_t count,loff_t*offp);

  ssize_t write(struct file*filp,const char__user*buff,size_t count,loff_t*offp);

  read的任务是从设备拷贝数据到用户空间(使用copy_to_user),而write方法则是从用户空间拷贝数据到设备(使用copy_from_user)。

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  图1所示是用read参数表示一个典型读的实现过程。

  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:

代码

  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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