第一篇：北郵電子院嵌入式實(shí)驗(yàn)報告大四上
嵌入式實(shí)驗(yàn)報告
學(xué)院： 電子工程學(xué)院
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1、了解嵌入式系統(tǒng)及其相關(guān)基礎(chǔ)知識。
2、了解宿主PC機(jī)與PXA270目標(biāo)版，能正確連接宿主PC機(jī)與PXA270目標(biāo)版。
3、學(xué)會在宿主機(jī)上安裝Linux操作系統(tǒng)——RedHat9.0。、4、學(xué)會建立宿主PC機(jī)端的開發(fā)環(huán)境。
5、學(xué)會配置宿主PC機(jī)端的超級終端。
6、配置宿主PC機(jī)端的TFTP服務(wù)，并開通此服務(wù)。
7、配置宿主PC機(jī)端的NFS服務(wù)，并開通此服務(wù)。
8、學(xué)會簡單Linux驅(qū)動程序的設(shè)計。
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
（一）基本實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)一到六為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，主要是為了在熟悉實(shí)驗(yàn)操作平臺的同時為后續(xù)實(shí)驗(yàn)搭建好軟、硬件環(huán)境，配置好相關(guān)的協(xié)議、服務(wù)。
其中實(shí)驗(yàn)一是各個硬件的互聯(lián)，搭建好了實(shí)驗(yàn)的硬件環(huán)境。實(shí)驗(yàn)二是在宿主PC端安裝虛擬機(jī)，提供了實(shí)驗(yàn)需要的Linux操作系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)三是宿主PC端開發(fā)環(huán)境的安裝與配置。
實(shí)驗(yàn)四是配置宿主PC機(jī)端的超級終端，使PC機(jī)與PXA270目標(biāo)板之間可以通過串口通訊。在每次重啟宿主PC機(jī)時，都需要重新將超級終端掛載到虛擬機(jī)上，掛載之前須通過ifconfig命令查看該機(jī)的IP地址，若其已經(jīng)復(fù)位，須用命令：ifconfig eth0 192.168.0.100 up重置宿主PC機(jī)的IP地址。掛載虛擬機(jī)的代碼為：
root ifconfig eth0 192.168.0.50 up mount –o nolock 192.168.0.100:/ /mnt 實(shí)驗(yàn)五是配置宿主PC機(jī)的TFTP服務(wù)。TFTP是簡單文件傳輸協(xié)議。每次重啟宿主PC機(jī)時，都要重啟該服務(wù)，重啟命令為：
service xinetd restart。
實(shí)驗(yàn)六是配置宿主PC機(jī)端NFS服務(wù)。NFS是指網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了文件在不同的系統(tǒng)間使用。當(dāng)使用者想用遠(yuǎn)端檔案時，只需調(diào)用“mount”就可以遠(yuǎn)端系統(tǒng)掛接在自己的檔案系統(tǒng)之下。每次重啟宿主PC機(jī)時，也都要重啟該服務(wù)，重啟命令為: service nfs restart service nfs restart
(二)基本接口實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)
十二、簡單設(shè)備驅(qū)動程序
本次實(shí)驗(yàn)的目的是讓我們動手實(shí)踐一個簡單的字符型設(shè)備驅(qū)動程序，學(xué)習(xí)Linux驅(qū)動程序構(gòu)架，學(xué)習(xí)在應(yīng)用程序中調(diào)用驅(qū)動。驅(qū)動程序代碼及注釋為： // 頭文件
#include
#define VERSION “PXA2700EP-SIMPLE_HELLO-V1.00-060530” // 定義版本號 void showversion(void)//顯示版本的函數(shù) { printk(“***************************************”);printk(“t %s tn”,VERSION);printk(“***************************************”);}
/*-------read:用于在指定文件描述符中讀取數(shù)據(jù) file：是文件指針 buf：讀取數(shù)據(jù)緩存區(qū) count：請求傳輸?shù)淖止?jié)數(shù) f_ops：文件當(dāng)前偏移量
當(dāng)讀取標(biāo)識符OURS_HELLO_DEBUG時，打印信息，然后返回count----------*/ ssize_t SIMPLE_HELLO_read(struct file * file ,char * buf, size_t count, loff_t * f_ops){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUG
printk(“SIMPLE_HELLO_read[--kernel--]n”);#endif return count;}
/*-----write:用于向打開的文件寫數(shù)據(jù) file：是文件指針 buf：寫入數(shù)據(jù)緩存區(qū) count：求傳輸?shù)淖止?jié)數(shù) f_ops：文件當(dāng)前偏移量
當(dāng)讀取標(biāo)識符OURS_HELLO_DEBUG時，打印信息，然后返回count----------*/ ssize_t SIMPLE_HELLO_write(struct file * file ,const char * buf, size_t count, loff_t * f_ops){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUG
printk(“SIMPLE_HELLO_write[--kernel--]n”);#endif
return count;}
/*-----ioctl:對設(shè)備的I/O通道進(jìn)行管理的函數(shù) inode:設(shè)備節(jié)點(diǎn)
flip：打開的一個文件
cmd：驅(qū)動程序的特殊命令編號 data：接收剩余參數(shù)
----------*/ ssize_t SIMPLE_HELLO_ioctl(struct inode * inode ,struct file * file, unsigned int cmd, long data){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUG
printk(“SIMPLE_HELLO_ioctl[--kernel--]n”);#endif return 0;}
/*----------open:打開函數(shù)
inode：打開文件所對應(yīng)的i節(jié)點(diǎn)，獲取從設(shè)備號 flip：打開的一個文件
open()方法最重要的是調(diào)用了宏MOD_INC_USE_COUNT，這個宏主要用來使驅(qū)動程序使用計數(shù)器，避免不正確卸載程序
----------*/ ssize_t SIMPLE_HELLO_open(struct inode * inode ,struct file * file){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUG
printk(“SIMPLE_HELLO_open[--kernel--]n”);#endif MOD_INC_USE_COUNT;return 0;}
/*----------released：關(guān)閉函數(shù)
Inode：打開文件所對應(yīng)的i節(jié)點(diǎn)，主要獲取從設(shè)備號 flip：打開的一個文件
release()方法最重要的是調(diào)用了宏MOD_DEC_INC_USE_COUNT，這個宏主要用來減少驅(qū)動程序使用計數(shù)器
----------*/ ssize_t SIMPLE_HELLO_release(struct inode * inode ,struct file * file){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUG
printk(“SIMPLE_HELLO_release[--kernel--]n”);#endif MOD_DEC_INC_USE_COUNT;return 0;}
struct file_operations HELLO_ops ={ // SIMPLE_HELLO設(shè)備向系統(tǒng)注冊
open: SIMPLE_HELLO_open, read: SIMPLE_HELLO_read, write: SIMPLE_HELLO_write, ioctl: SIMPLE_HELLO_ioctl, release: SIMPLE_HELLO_release, };
/*----------INIT：驅(qū)動程序初始化
devfs_register_chrdev(SIMPLE_HELLO_MAJOR,“hello_serial_ctl”,& HELLO_ops)最為主要
devfs_register_chrdev注冊設(shè)備驅(qū)動程序，包括主設(shè)備號、驅(qū)動程序名、結(jié)構(gòu)體指針----------*/ static int __init HW_ HELLO_init(void){ int ret =-ENODEV;
ret = devfs_register_chrdev(SIMPLE_HELLO_MAJOR, “hello_serial_ctl”,& HELLO_ops);
showversion();
if(ret<0)
{
printk(“pxa270 init_module failed with %d n[--kernel--]”,ret);
}
else
{
printk(“pxa270 hello_driver register success！![--kernel--]n”);
} return ret;}
static int __init pxa270_ HELLO_init(void)//模塊初始化函數(shù)，調(diào)用HW_ HELLO_init 函數(shù)
{ int ret =-ENODEV;
#ifdef OURS_HELLO_DEBUG
printk(“pxa270_ HELLO_init[--kernel--]n”);
#endif ret = HW_ HELLO_init();if(ret)return ret;return 0;}
/*----------模塊卸載函數(shù)
devfs_unregister_chrdev(SIMPLE_HELLO_MAJOR,“hello _ctl”)最為主要 devfs_unregister_chrdev卸載設(shè)備驅(qū)動程序，包括主設(shè)備號、驅(qū)動程序名
----------*/ static void __exit cleanup_ HELLO_ctl(void){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUG
printk(“cleanup_HELLO_ctl[--kernel--]n”);#endif devfs_unregister_chrdev(SIMPLE_HELLO_MAJOR, “hello_ctl”);}
MODULE_DESCRIPTION(“simple hello driver module”);//描述信息 MODULE_AUTHOR(“l(fā)iduo”);
//驅(qū)動程序作者姓名 MODULE_LICENSE(“GPL”);module_init(pxa270_HELLO_init);
//指定驅(qū)動程序初始化函數(shù) module_exit(cleanup _HELLO_ctl);
//指定驅(qū)動程序卸載函數(shù)
Makefile文件代碼：
#TOPDIR:=$(shell cd..;pwd)TOPDIR:=.KERNELDIR=/pxa270_linux/linux INCLUDEDIR=$(KERNELDIR)/include CROSS_COMPILE=arm-linux-
AS =$(CROSS_COMPILE)as LD =$(CROSS_COMPILE)ld CC =$(CROSS_COMPILE)gcc CPP =$(CC)-E AR =$(CROSS_COMPILE)ar NM =$(CROSS_COMPILE)nm STRIP =$(CROSS_COMPILE)strip OBJCOPY=$(CROSS_COMPILE)objcopy OBJDUMP=$(CROSS_COMPILE)objdump
CFLAGS+=-I..CFLAGS+=-Wall –O –D_KERNEL_-DMODULE –I$(INCLUDEDIR)
TARGET = pxa270_hello_drv.o modules: $(TARGET)
all: $(TARGET)
pxa270_hello_drv.o:pxa270_hello_drv.c $(CC)-c $(CFLAGS)$^-o $@
clean: rm-f *.o *~ core.depend Makefile文件的內(nèi)容用于執(zhí)行編譯工作，一個Makefile文件包括：① 由make工具創(chuàng)建的目標(biāo)體（target），通常是目標(biāo)文件或可執(zhí)行文件；② 要創(chuàng)建目標(biāo)體所依賴的文件（dependency_file）；③ 創(chuàng)建每個目標(biāo)需要運(yùn)行的命令（command）。
以上兩個文件編輯完成后后，用make modules編譯驅(qū)動程序，編寫測試文件simple_test_driver.c，然后GCC編輯器編譯測試程序生成測試文件。成功生成測試文件后用超級終端開始掛載，加載驅(qū)動程序，使用命令./test測試，觀察測試結(jié)果，實(shí)驗(yàn)完成。
實(shí)驗(yàn)十三 CPU GPIO驅(qū)動程序設(shè)計
本實(shí)驗(yàn)是讓我們在linux系統(tǒng)中插入自己的驅(qū)動程序，調(diào)用它。實(shí)現(xiàn)用CPU GPIO控制外部LED,利用PXA270核心板上的LED驗(yàn)證我們的工作。驅(qū)動程序代碼：
驅(qū)動程序代碼與實(shí)驗(yàn)十二無大區(qū)別，下面列出需要補(bǔ)充的代碼。
一、補(bǔ)充代碼
補(bǔ)充代碼1：
#ifdef OURS_GPIO_LED_DEBUG printk(“SIMPLE_GPIO_LED_write [--kernel--]n”);#endif return count;
補(bǔ)充代碼2：
#ifdef OURS_GPIO_LED_DEBUG printk(“SIMPLE_GPIO_LED_open [--kernel--]n”);#endif
補(bǔ)充代碼3：
open: SIMPLE_GPIO_LED_open, read: SIMPLE_GPIO_LED_read, write: SIMPLE_GPIO_LED_write, ioctl: SIMPLE_GPIO_LED_ioctl, release: SIMPLE_GPIO_LED_release, 不同之處：GPIO_LED,主文件名、二、Makefile文件：
將實(shí)驗(yàn)十二相關(guān)代碼作如下修改即可： TARGET = pxa270_gpio_led_drv.o modules: $(TARGET)
all: $(TARGET)
pxa270_gpio_led_drv.o:pxa270_gpio_led_drv.c $(CC)-c $(CFLAGS)$^-o $@
三、作業(yè)代碼
要求：使得目標(biāo)板的核心板上的LED閃爍產(chǎn)生亮7秒，滅5秒的效果。作業(yè)主要代碼：
while(1)
{ ioctl(fd,LED_OFF);
sleep(5);//原來為sleep（1）；
ioctl(fd,LED_ON);sleep(7);//原來為sleep（1）； }
不同之處：改變代碼中加粗位置括號數(shù)字，可以改變燈亮和熄滅的時間比
四、測試顯示
測試時，超級終端上的顯示如下：
實(shí)驗(yàn)十四 中斷實(shí)驗(yàn)
本實(shí)驗(yàn)是讓我們學(xué)習(xí)中斷的相關(guān)概念，以及Linux系統(tǒng)是如何處理中斷的，并且學(xué)會編寫獲取和處理外中斷的驅(qū)動程序。
一、補(bǔ)充代碼
補(bǔ)充代碼1：
printk(“*****************************************n”);printk(“t %s tn”,VERSION);printk(“************************************************nn”);補(bǔ)充代碼2：
#ifdef OURS_GPIO_LED_DEBUG printk(“SIMPLE_GPIO_LED_read [--kernel--]n”);#endif return count;
補(bǔ)充代碼3：
#ifdef OURS_GPIO_LED_DEBUG printk(“SIMPLE_GPIO_LED_write [--kernel--]n”);#endif return count;
補(bǔ)充代碼4：
open: SIMPLE_INT_open, read: SIMPLE_INT_read, write: SIMPLE_INT_write, ioctl: SIMPLE_INT_ioctl, release: SIMPLE_INT_release, 二、Makefile文件如實(shí)驗(yàn)十三做相應(yīng)修改。
三、測試時，超級終端上顯示如下：
實(shí)驗(yàn)十五 數(shù)碼管顯示驅(qū)動實(shí)驗(yàn)
本實(shí)驗(yàn)中，我們要編驅(qū)動程序以實(shí)現(xiàn)在Linux系統(tǒng)下控制LED數(shù)碼管的顯示。
一、補(bǔ)充代碼
補(bǔ)充代碼1：
printk(“*****************************************n”);printk(“t %s tn”,VERSION);printk(“************************************************nn”);
補(bǔ)充代碼2: #ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“SERIAL_LED_read [--kernel--]n”);#endif return count;
補(bǔ)充代碼3: #ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“SERIAL_LED_write [--kernel--]n”);#endif return count;
補(bǔ)充代碼4: #ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“SERIAL_LED_ioctl [--kernel--]n”);#endif return 0;
補(bǔ)充代碼5: #ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“SERIAL_LED_open [--kernel--]n”);#endif MOD_INC_USE_COUNT;return 0;
補(bǔ)充代碼6: #ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“SERIAL_LED_release [--kernel--]n”);#endif MOD_DEC_USE_COUNT;return 0;
補(bǔ)充代碼7: open: SERIAL_LED_open, read: SERIAL_LED_read, write: SERIAL_LED_write, ioctl: SERIAL_LED_ioctl, release: SERIAL_LED_release
補(bǔ)充代碼8: int ret =-ENODEV;ret = devfs_register_chrdev(SERIAL_LED_MAJOR, “serial_led_ctl”, &SERIAL_LED_ops);Showversion();If(ret<0){ printk(“pxa270 init_module failed with %dn [--kernel--]”,ret);return ret;} else { printk(“pxa270 serial_led_driver register success！![--kernel--]n”);} return ret;
補(bǔ)充代碼9: int ret =-ENODEV;#ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“pxa270_SERIAL_LED_init [--kernel--]n”);#endif ret = HW_SERIAL_LED_init();if(ret)return ret;return 0;
補(bǔ)充代碼10: #ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“cleanup_SERIAL_LED [--kernel--]n”);#endif devfs_unregister_chrdev(SERIAL_LED_MAJOR, “serial_led”);
補(bǔ)充代碼11: MODULE_DESCRIPTION(“serial_led driver module”);MODULE_AUTHOR(“l(fā)iduo”);MODULE_LICENSE(“GPL”);module_init(pxa270_SERIAL_LED_init);module_exit(cleanup_SERIAL_LED);
二、Makefile文件與實(shí)驗(yàn)十四相同，只需作相應(yīng)修改即可
三、作業(yè)代碼
1、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)板上的LED數(shù)碼管循環(huán)顯示數(shù)字9-0。
for(count=0;count<10;count++)
{ data[0] = buf[9-count];//原來為data[0] = buf[count] ret=write(fd,data,1);sleep(1);} 修改之處：將顯示的數(shù)有buf[count]改為buf[9-count]，實(shí)現(xiàn)反向循環(huán)顯示。
2、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)板上的LED數(shù)碼管循環(huán)顯示數(shù)字2、4、6、8、0或者8、6、4、2、0。代碼： for(count=0;count<10;count+=2)//原來為count++
{data[0] = buf[count];ret=write(fd,data,1);sleep(1);}
修改之處：修改count的變化方式，讓其每次增加2，而不是1，使0、2、4、6、8循環(huán)顯示，如要循環(huán)顯示8、6、4、2、0的話，只要在上述代碼中將buf[count]改為buf[8-count]即可。
四、測試顯示：
測試時，顯示如下：
作業(yè)1： 作業(yè)2：
實(shí)驗(yàn)十六 LED點(diǎn)陣驅(qū)動程序設(shè)計
本實(shí)驗(yàn)要求我們學(xué)會編寫驅(qū)動程序，實(shí)現(xiàn)在Linux系統(tǒng)下控制LED點(diǎn)陣顯示，并在此基礎(chǔ)上稍加改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對LED的控制。驅(qū)動程序代碼：
一、補(bǔ)充代碼
補(bǔ)充代碼1：
printk(“*****************************************n”);printk(“t %s tn”,VERSION);printk(“************************************************nn”);
補(bǔ)充代碼2：
#ifdef OURS_LED_DEBUG printk(“SIMPLW_LED_read [--kernel--]n”);#endif return count;
補(bǔ)充代碼3：
#ifdef OURS_LED_DEBUG printk(“SIMPLE_LED_ioctl [--kernel--]n”);#endif return 0;
補(bǔ)充代碼4：
open: SIMPLE_LED_open, read: SIMPLE_LED_read, write: SIMPLE_LED_write, ioctl: SIMPLE_LED_ioctl, release: SIMPLE_LED_release
補(bǔ)充代碼5：
int ret =-ENODEV;#ifdef OURS_LED_DEBUG printk(“pxa270_LED_CTL_init [--kernel--]n”);#endif ret = HW_LED_CTL_init();if(ret)return ret;return 0;
補(bǔ)充代碼6：
#ifdef OURS_LED_DEBUG printk(“cleanup_LED_ctl [--kernel--]n”);#endif devfs_unregister_chrdev(SIMPLE_LED_MAJOR, “l(fā)ed_ctl”);
二、Makefile程序仍然可以用前一個實(shí)驗(yàn)的，只要把相關(guān)函數(shù)名改了就可以，此處不再贅述。
三、作業(yè)代碼
1、按橫方向隔行掃描led點(diǎn)陣數(shù)碼管。代碼：
for(i=1;i<=4;i++){ //原來為i<8
buf[0]=c;
buf[1]=~r;// row
for(j=1;j<=8;j++){
write(fd,buf,2);
printf(“buf[0],buf[1]: [%x,%x]n”,buf[0],buf[1]);
usleep(200000);// sleep 0.2 second
c = c<<1;
buf[0]=c;// column
}
c = 1;
r = r<<2;
} //原來為r=r<<1
修改之處：外層for循環(huán)中間i<8改為i<4，同時，將else中的r=r<<1改為r<<2。這樣就可以讓點(diǎn)陣在顯示時跳躍一行進(jìn)行顯示。
2、按豎方向順序掃描led點(diǎn)陣數(shù)碼管。代碼：
for(i=1;i<=8;i++){
buf[0]=c;
buf[1]=~r;// row
for(j=1;j<=8;j++){
write(fd,buf,2);
printf(“buf[0],buf[1]: [%x,%x]n”,buf[0],buf[1]);
usleep(200000);// sleep 0.2 second
r = r<<1;//原來此處為c=c<<1 buf[1]=~r;//原來此處為buf[1]=~c } r = 1;//原來此處為c=1 c = c<<1;//原來此處為r=r<<1 修改之處（現(xiàn)對于最初的測試程序，而不是作業(yè)1的測試程序）：將r和c 進(jìn)行對調(diào)。實(shí)現(xiàn)將橫和豎的對調(diào)，已達(dá)到豎方向掃描的目的。四、測試顯示
測試時，超級終端顯示如下：
作業(yè)1： 作業(yè)2：
實(shí)驗(yàn)十七 AD驅(qū)動程序
本實(shí)驗(yàn)要求我們學(xué)會編寫驅(qū)動程序?qū)δM量輸入進(jìn)行采集，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量顯示在超級終端上，從而實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換。
驅(qū)動程序代碼
一、補(bǔ)充代碼
補(bǔ)充代碼1：
printk(“*****************************************n”);printk(“t %s tn”,VERSION);
printk(“************************************************nn”);
補(bǔ)充代碼2：
#ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“SIMPLE_HELLO_read [--kernel--]n”);#endif return count;
補(bǔ)充代碼3：
#ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“SIMPLE_HELLO_write [--kernel--]n”);#endif return count;
補(bǔ)充代碼4：
#ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“SIMPLE_HELLO_open [--kernel--]n”);#endif MOD_INC_USE_COUNT;return 0;
補(bǔ)充代碼5：
#ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“SIMPLE_HELLO_release [--kernel--]n”);#endif MOD_DEC_USE_COUNT;return 0;
補(bǔ)充代碼6：
open: SIMPLE_HELLO_open, read: SIMPLE_HELLO_read, write: SIMPLE_HELLO_write, ioctl: SIMPLE_HELLO_ioctl, release: SIMPLE_HELLO_release
補(bǔ)充代碼7：
ad_ucb = ucb1x00_get();
int ret =-ENODEV;ret = devfs_register_chrdev(ADCTL_MAJOR, “ad_ctl”, &adctl_ops);Showversion();If(ret<0){ printk(“pxa270 init_module failed with %dn [--kernel--]”,ret);return ret;} else { printk(“pxa270 serial_led_driver register success！![--kernel--]n”);} return ret;
補(bǔ)充代碼8：
int ret =-ENODEV;#ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“pxa270_AD_CTL_init [--kernel--]n”);#endif ret = HW_AD_CTL_init();if(ret)return ret;return 0;
補(bǔ)充代碼9：
#ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“cleanup_AD_ctl [--kernel--]n”);#endif devfs_unregister_chrdev(ADCTL_MAJOR, “ad_ctl”);
二、Makefile文件可以用前一個程序的文件，只要將相應(yīng)部分的代碼修改即可
三、作業(yè)代碼
要求：將UCB_ADC_INP_AD0換為其他通道并觀察。代碼：
for(i=0;i<50;i++)
{ Val0 = ioctl(fd,UCB_ADC_INP_AD1,0);usleep(100);val1 = ioctl(fd,UCB_ADC_INP_AD0,0);printf(“val0 = %dtval1 = %dn”,val0,val1;usleep(500000);
}
修改之處：只需交換AD1和AD0即可實(shí)現(xiàn)輸出通道的改變。四、測試時顯示
測試時、超級終端顯示如下：
實(shí)驗(yàn)十八 DA驅(qū)動程序
本實(shí)驗(yàn)要求我們編寫驅(qū)動程序，實(shí)現(xiàn)將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并在示波器上顯示出模擬信號波形，即實(shí)現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換。驅(qū)動程序代碼：
一、補(bǔ)充代碼
補(bǔ)充代碼1：
#include“../AD/pxa_ad_drv.h” /引用AD驅(qū)動程序的頭文件/
補(bǔ)充代碼2：
printk(“*****************************************n”);printk(“t %s tn”,VERSION);
printk(“************************************************nn”);
補(bǔ)充代碼3：
#ifdef OURS_DA_DEBUG printk(“SIMPLE_DA_read [--kernel--]n”);#endif return count;
補(bǔ)充代碼4：
#ifdef OURS_DA_DEBUG printk(“SIMPLE_DA_write [--kernel--]n”);#endif return count;
補(bǔ)充代碼5：
#ifdef OURS_DA_DEBUG printk(“SIMPLE_DA_ioctl [--kernel--]n”);#endif return 0;
補(bǔ)充代碼6：
#ifdef OURS_DA_DEBUG printk(“SIMPLE_DA_open [--kernel--]n”);#endif MOD_INC_USE_COUNT;return 0;
補(bǔ)充代碼7：
open: SIMPLE_DA_open, read: SIMPLE_DA_read, write: SIMPLE_DA_write, ioctl: SIMPLE_DA_ioctl, release: SIMPLE_DA_release
補(bǔ)充代碼8：
int ret =-ENODEV;ret = devfs_register_chrdev(SIMPLE_DA_MAJOR, “DA_ctl”, &DA_ctl_ops);Showversion();If(ret<0){ printk(“pxa270 init_module failed with %dn [--kernel--]”,ret);return ret;} else { printk(“pxa270 serial_led_driver register success！![--kernel--]n”);} return ret;
補(bǔ)充代碼9：
int ret =-ENODEV;#ifdef OURS_DA_DEBUG printk(“pxa270_DA_CTL_init [--kernel--]n”);#endif ret = HW_DA_CTL_init();if(ret)return ret;return 0;
補(bǔ)充代碼10：
#ifdef OURS_DA_DEBUG printk(“cleanup_DA_ctl [--kernel--]n”);#endif devfs_unregister_chrdev(SIMPLE_DA_MAJOR, “DA_ctl”);補(bǔ)充代碼11：
MODULE_DESCRIPTION(“serial_led driver module”);MODULE_AUTHOR(“l(fā)iduo”);MODULE_LICENSE(“GPL”);module_init(pxa270_DA_CTL_init);module_exit(cleanup_DA_ctl);
二、Makefile文件可以繼續(xù)用前面程序Mekefile的代碼，只需要將相應(yīng)部分的代碼修改即可。
三、作業(yè)代碼
要求：輸出三角波。代碼：（需要修改部分）
//---------------------print--------------------void da_create_sin(int fd){ unsigned char buf[(int)POINT];unsigned char*c;unsigned long I;int j;double x;for(j=0;j
x=(j/POINT)*(5*M_PI);//此處原來為x=sin（（j/POINT
//*(2*M_PI）)#ifdef OURS_DEBUG printf(“%ft”,x);#endif buf[j] =(unsigned char)255*(x/2+1)/2;#ifdef OURS_DEBUG printf(“%xn”, buf[j]);#endif } printf(“create sin waven”);printf(“Use”Ctrl + c“quit the functionn”);while(1){ c = buf;for(j=0;j
四、測試顯示：（以下為三角波）
（以下為sin）
三、實(shí)驗(yàn)總結(jié)：
在本次嵌入式實(shí)驗(yàn)中，我們首先在老師的指導(dǎo)下了解了嵌入式系統(tǒng)，初步接觸了Linux環(huán)境。我們的實(shí)驗(yàn)板是OURS-PXA270-EP，它是一款基于INTEL XSCALE PXA270處理器，針對高校嵌入式系統(tǒng)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)科研的平臺。這款設(shè)備主要包括核心板與底板兩個部分，核心板主要集成了高速的PXA270 CPU,配套的存儲器，網(wǎng)卡等設(shè)備；底板主要是各種類型的接口與擴(kuò)展口。
了解了實(shí)驗(yàn)的平臺后，在接下來的基本實(shí)驗(yàn)中我們學(xué)會了嵌入式開發(fā)系統(tǒng)硬件環(huán)境的搭建、Linux操作系統(tǒng)RedHat9的安裝、軟件環(huán)境的搭建，以及配置超級終端，配置通訊服務(wù)。這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的步驟一步一步做即可，不會出現(xiàn)難以解決的問題，一般都會做的很順利。有三個需要注意的地方時，在配置端口時，一定要確定實(shí)驗(yàn)箱接的是端口一，還是端口二。否則會出現(xiàn)無法建立呼叫的問題（其表現(xiàn)為超級終端接口內(nèi)沒有輸出內(nèi)容）。其次要確定虛擬機(jī)上網(wǎng)橋的設(shè)定是否正確。不然也會出現(xiàn)無法呼叫現(xiàn)象。最后，要確定網(wǎng)線是否連接上。在實(shí)驗(yàn)時，由于有些電腦的網(wǎng)線接口有斷裂的現(xiàn)象，如果插口沒接好的話，將會出現(xiàn)nfs連接錯誤。
在基本實(shí)驗(yàn)之后，進(jìn)行的就是接口實(shí)驗(yàn)?？偟膩碚f，實(shí)驗(yàn)的難度不大。當(dāng)然這是建立在對實(shí)驗(yàn)代碼有一定理解的基礎(chǔ)之上的。在實(shí)驗(yàn)十二中，我們對實(shí)驗(yàn)的接口代碼規(guī)則已經(jīng)有了一定的了解。而之后的幾個實(shí)驗(yàn)都是基于實(shí)驗(yàn)十二進(jìn)行相應(yīng)的改動即可。所以完成下來難度不是很大。而對應(yīng)的作業(yè)中，我們僅需要對測試代碼進(jìn)行相應(yīng)的改寫。在對c語言有一定的了解的前提下，可以很容易相應(yīng)代碼所實(shí)現(xiàn)的功能，僅需要對相應(yīng)代碼做些修改即可。
不過，值得注意的還有兩點(diǎn)，第一：代碼的編寫一定要符合規(guī)則，同時，代碼的輸入要避免輸入錯誤。否則，在需要一次一次編譯一次次查看錯誤一次次改正錯誤，這會是個費(fèi)時費(fèi)力的工作。第二：每次實(shí)驗(yàn)時，需要從新設(shè)定虛擬機(jī)的ip，即每次實(shí)驗(yàn)開始時都需要重復(fù)做實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)六。不然在掛載時會出現(xiàn)無法掛載的現(xiàn)象。
通過這次實(shí)驗(yàn)，我對嵌入式編程有了更深層次的理解，加深了我對理論知識的認(rèn)識，有助于今后的學(xué)習(xí)和工作。感謝黃惠英老師的細(xì)心指導(dǎo)。
第二篇：北郵嵌入式實(shí)驗(yàn)報告
北京郵電大學(xué)
嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實(shí)驗(yàn)報告
學(xué)院：
班級： 姓名： 學(xué)號：
序號：
目錄
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.............................................................................................1
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備..............................................................................................1
三、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)一~實(shí)驗(yàn)七）............................................................1
1.實(shí)驗(yàn)五..................................................................................................1 2.實(shí)驗(yàn)六..................................................................................................1 3.實(shí)驗(yàn)七..................................................................................................1
四、驅(qū)動程序..............................................................................................5
1.設(shè)備驅(qū)動程序的概念..........................................................................5 2.驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)......................................................................................6 3.設(shè)備注冊和初始化..............................................................................7 4.設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)過程..................................................................8
五、基本接口實(shí)驗(yàn)......................................................................................8
1.實(shí)驗(yàn)十二簡單設(shè)備驅(qū)動程序..............................................................9 2.實(shí)驗(yàn)十三 CPU GPIO驅(qū)動程序設(shè)計...................................................9 3.實(shí)驗(yàn)十四中斷實(shí)驗(yàn)...........................................................................10 4.實(shí)驗(yàn)十五數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)................................................................12 5.實(shí)驗(yàn)十六 LED點(diǎn)陣驅(qū)動程序設(shè)計...................................................19 6.實(shí)驗(yàn)十七 AD驅(qū)動實(shí)驗(yàn)....................................................................23 7.實(shí)驗(yàn)十八 DA驅(qū)動實(shí)驗(yàn)....................................................................26
六、實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及解決方法........................................................30
七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)及心得................................................................................31
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
通過實(shí)驗(yàn)熟悉Linux環(huán)境，并掌握一些基本接口驅(qū)動的寫法和用C語言編寫簡單的實(shí)驗(yàn)程序。學(xué)習(xí)LINUX開發(fā)環(huán)境的搭建，通訊配置等。并熟練掌握LINUX驅(qū)動程序的編寫及開發(fā)流程。對嵌入式系統(tǒng)有進(jìn)一步的了解。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1.一套PXA270EP嵌入式實(shí)驗(yàn)箱
2.安裝Redhat9的宿主PC機(jī)，并且配置好ARM Linux的開發(fā)環(huán)境
三、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)一~實(shí)驗(yàn)七）
實(shí)驗(yàn)一～七為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，目的是為后續(xù)實(shí)驗(yàn)搭建好軟、硬件環(huán)境，配置好相關(guān)的協(xié)議、服務(wù)，并通過編寫最簡單的HelloWorld程序進(jìn)行測試。由于后面的實(shí)驗(yàn)都要依靠前面實(shí)驗(yàn)的配置，故本段只著重敘述實(shí)驗(yàn)七的具體實(shí)現(xiàn)。
1.實(shí)驗(yàn)五
實(shí)驗(yàn)五為宿主PC機(jī)配置了TFTP服務(wù)。TFTP(Trivial File Transfer Protocol)是簡單文件傳輸協(xié)議，由于特定開發(fā)環(huán)境的制約，這一服務(wù)是必須的。在配置完成后，每次重啟宿主PC機(jī)時，都須先輸入命令：service xinetd restart，以啟動TFTP服務(wù)。
2.實(shí)驗(yàn)六
實(shí)驗(yàn)六為宿主PC機(jī)配置了NFS服務(wù)。NFS(Network File System)指網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了文件在不同的系統(tǒng)間使用。當(dāng)我們想用遠(yuǎn)端檔案時，只需調(diào)用“mount”就可以遠(yuǎn)端系統(tǒng)掛接在自己的檔案系統(tǒng)之下。每次重啟宿主PC機(jī)時，都須先輸入命令：service nfs restart，以啟動nfs服務(wù)。
3.實(shí)驗(yàn)七
實(shí)驗(yàn)七通過用c語言編寫的簡單程序HelloWorld，測試前面幾個實(shí)驗(yàn)是否成功配置好環(huán)境，從超級終端可以看到HelloWorld程序的運(yùn)行結(jié)果。
實(shí)驗(yàn)步驟如下： 1)硬件連接：
連接宿主 PC 機(jī)和一臺 PXA270-RP目標(biāo)板。2)打開宿主PC 機(jī)電源，進(jìn)入 Linux操作系統(tǒng)。
3)啟動RedHat 9.0 的圖形界面，如下圖，若您是以 root 身份登陸在文本模式下，則輸入命令startx啟動圖形界面。進(jìn)入RedHat 9.0 圖形界面后，打開一個終端窗（Terminal）。
4)輸入minicom然后回車，minicim設(shè)置為115200 8NI無流控。
5)打開PXA270_RP目標(biāo)板電源，按目標(biāo)板上的BOOT鍵，在minicom中應(yīng)該會看到如下圖：
6)在minicom終端窗口中，如圖，輸入下列四條命令 root ifconfig eth 192.168.0.50 up mount-o nolock 192.168.0.100：/ /mnt cd /mnt 此時，先將該窗口最小化，在后面的第 10 操作步驟中還將會回到該窗口中進(jìn)行操作。
7)宿主機(jī)上打開一個終端窗口（Terminal），點(diǎn)擊【紅帽/System Tools/Terminal】啟動終端窗口，輸入下列 4 條命令： ① cd /home
②mkdir HW
③ cd HW
④ vi
HelloWorld.c
/*請您輸入程序 7.1 程序清單*/
此時會顯示一個空白的屏幕，這條命令的含義是，使用 Vi 編輯器，對一個名叫HelloWorld.c的文件進(jìn)行編輯，我們看到的空白窗口是對文件進(jìn)行編輯的窗口，如下圖。就像在 Windows系統(tǒng)下面使用寫字板等一樣道理。
在 vi 里面先單擊鍵盤 A 鍵，然后左下角會變成—INSER。輸入程序的時候和其他編輯器是一樣的，如下圖。
當(dāng)輸入程序完畢后，單擊鍵盤 Esc 鍵，然后按“：”（冒號）此時左下角會出現(xiàn)冒號然后輸入“wq”最后按“Enter”確認(rèn)存盤退出 vi 編輯器，如下圖。
8)在上面同一個終端窗口中，輸入下列 2 條命令交叉編譯HelloWorld.c源程序，并查看生成的.o 目標(biāo)文件，如圖 7-10，圖7-11： ①
arm-linux-gcc–oHelloWorldHelloWorld.c ②ls 等到再次出現(xiàn)提示符，代表程序已經(jīng)正確編譯。如果此步出現(xiàn)錯誤信息，請查看錯誤信息，并且重新編輯原來的 C文件，修改錯誤。直到正確編譯。
9)重新打開第 7 步最小化的開有minicom的終端窗口，即到 PXA270-RP 目標(biāo)板的mnt目錄下，請您輸入下列 3 條命令，運(yùn)行HelloWorld編譯成功的HelloWorld目標(biāo)程序：
① cd home/HW
/*回到minicom中目標(biāo)板的/mnt/home/HW目錄下*/ ②ls ③./ HelloWorld
/*此時會看到如下圖*/
四、驅(qū)動程序
1.設(shè)備驅(qū)動程序的概念
設(shè)備驅(qū)動程序?qū)嶋H是處理和操作硬件控制器的軟件，從本質(zhì)上講，是內(nèi)核中具有最高特權(quán)級的、駐留內(nèi)存的、可共享的底層硬件處理例程。驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分，是操作系統(tǒng)內(nèi)核與硬件設(shè)備的直接接口，驅(qū)動程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié)，完成以下功能：
?對設(shè)備初始化和釋放；
?對設(shè)備進(jìn)行管理，包括實(shí)時參數(shù)設(shè)置，以及提供對設(shè)備的操作接口； ?讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)或者回送應(yīng)用程序請求的數(shù)據(jù)； ?檢測和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯誤。
Linux操作系統(tǒng)將所有的設(shè)備全部看成文件，并通過文件的操作界面進(jìn)行操作。對用戶程序而言，設(shè)備驅(qū)動程序隱藏了設(shè)備的具體細(xì)節(jié)，對各種不同設(shè)備提供了一致的接口，一般來說，是把設(shè)備映射為一個特殊的設(shè)備文件，用戶程序可以像對其他文件一樣對此設(shè)備文件進(jìn)行操作。這意味著：
?由于每一個設(shè)備至少由文件系統(tǒng)的一個文件代表，因而都有一個“文件名”。?應(yīng)用程序通?？梢酝ㄟ^系統(tǒng)調(diào)用open()打開設(shè)備文件，建立起與目標(biāo)設(shè)備的連接。
?打開了代表著目標(biāo)設(shè)備的文件，即建立起與設(shè)備的連接后，可以通過read()、write()、ioctl()等常規(guī)的文件操作對目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行操作。
設(shè)備文件的屬性由三部分信息組成：第一部分是文件的類型，第二部分是一個主設(shè)備號，第三部分是一個次設(shè)備號。其中類型和主設(shè)備號結(jié)合在一起惟一地確定了設(shè)備文件驅(qū)動程序及其界面，而次設(shè)備號則說明目標(biāo)設(shè)備是同類設(shè)備中的第幾個。
由于Linux 中將設(shè)備當(dāng)做文件處理，所以對設(shè)備進(jìn)行操作的調(diào)用格式與對文件的操作類似，主要包括open()、read()、write()、ioctl()、close()等。應(yīng)用程序發(fā)出系統(tǒng)調(diào)用命令后，會從用戶態(tài)轉(zhuǎn)到核心態(tài)，通過內(nèi)核將open()這樣的系統(tǒng)調(diào)用轉(zhuǎn)換成對物理設(shè)備的操作。
2.驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)
一個設(shè)備驅(qū)動程序模塊的基本框架
在系統(tǒng)內(nèi)部，I/O設(shè)備的存取通過一組固定的入口點(diǎn)來進(jìn)行，入口點(diǎn)也可以理解為設(shè)備的句柄，就是對設(shè)備進(jìn)行操作的基本函數(shù)。字符型設(shè)備驅(qū)動程序提供如下幾個入口點(diǎn)：
?
open入口點(diǎn)。打開設(shè)備準(zhǔn)備I/O操作。對字符設(shè)備文件進(jìn)行打開操作，都會調(diào)用設(shè)備的open入口點(diǎn)。open子程序必須對將要進(jìn)行的I/O操作做好必要的準(zhǔn)備工作，如清除緩沖區(qū)等。如果設(shè)備是獨(dú)占的，即同一時刻只能有一個程序訪問此設(shè)備，則open子程序必須設(shè)置一些標(biāo)志以表示設(shè)備處于忙狀態(tài)。
?
close入口點(diǎn)。關(guān)閉一個設(shè)備。當(dāng)最后一次使用設(shè)備完成后，調(diào)用close子程序。獨(dú)占設(shè)備必須標(biāo)記設(shè)備方可再次使用。
?
read入口點(diǎn)。從設(shè)備上讀數(shù)據(jù)。對于有緩沖區(qū)的I/O操作，一般是從緩沖區(qū)里讀數(shù)據(jù)。對字符設(shè)備文件進(jìn)行讀操作將調(diào)用read子程序。
?
write入口點(diǎn)。往設(shè)備上寫數(shù)據(jù)。對于有緩沖區(qū)的I/O操作，一般是把數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)里。對字符設(shè)備文件進(jìn)行寫操作將調(diào)用write子程序。
?ioctl入口點(diǎn)。執(zhí)行讀、寫之外的操作。
select入口點(diǎn)。檢查設(shè)備，看數(shù)據(jù)是否可讀或設(shè)備是否可用于寫數(shù)據(jù)。select系統(tǒng)調(diào)用在檢查與設(shè)備文件相關(guān)的文件描述符時使用select入口點(diǎn)。
3.設(shè)備注冊和初始化
設(shè)備的驅(qū)動程序在加載的時候首先需要調(diào)用入口函數(shù)init_module()，該函數(shù)最重要的一個工作就是向內(nèi)核注冊該設(shè)備，對于字符設(shè)備調(diào)用register_chrdev()完成注冊。register_chrdev的定義為：intregister_chrdev(unsigned int major, const char *name, struct file_ operations *fops);其中，major是為設(shè)備驅(qū)動程序向系統(tǒng)申請的主設(shè)備號，如果為0，則系統(tǒng)為此驅(qū)動程序動態(tài)分配一個主設(shè)備號。name是設(shè)備名，fops是對各個調(diào)用的入口點(diǎn)說明。此函數(shù)返回0時表示成功；返回-EINVAL，表示申請的主設(shè)備號非法，主要原因是主設(shè)備號大于系統(tǒng)所允許的最大設(shè)備號；返回-EBUSY，表示所申請的主設(shè)備號正在被其他設(shè)備程序使用。如果動態(tài)分配主設(shè)備號成功，此函數(shù)將返回所分配的主設(shè)備號。如果register_chrdev()操作成功，設(shè)備名就會出現(xiàn)在/proc/dvices文件中。
Linux在/dev目錄中為每個設(shè)備建立一個文件，用ls–l命令列出函數(shù)返回值，若小于0，則表示注冊失?。环祷?或者大于0的值表示注冊成功。注冊以后，Linux將設(shè)備名與主、次設(shè)備號聯(lián)系起來。當(dāng)有對此設(shè)備名的訪問時，Linux通過請求訪問的設(shè)備名得到主、次設(shè)備號，然后把此訪問分發(fā)到對應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動，設(shè)備驅(qū)動再根據(jù)次設(shè)備號調(diào)用不同的函數(shù)。
當(dāng)設(shè)備驅(qū)動模塊從Linux內(nèi)核中卸載，對應(yīng)的主設(shè)備號必須被釋放。字符設(shè)備在cleanup_ module()函數(shù)中調(diào)用unregister_chrdev()來完成設(shè)備的注銷。unregister_chrdev()的定義為：intunregister_chrdev(unsigned int major, const char *name);包括設(shè)備注冊在內(nèi)，設(shè)備驅(qū)動的初始化函數(shù)主要完成的功能是有以下5項(xiàng)。（1）對驅(qū)動程序管理的硬件進(jìn)行必要的初始化。
對硬件寄存器進(jìn)行設(shè)置。比如，設(shè)置中斷掩碼，設(shè)置串口的工作方式、并口的數(shù)據(jù)方向等。
（2）初始化設(shè)備驅(qū)動相關(guān)的參數(shù)。
一般說來，每個設(shè)備都要定義一個設(shè)備變量，用以保存設(shè)備相關(guān)的參數(shù)。在這一步驟里對設(shè)備變量中的項(xiàng)進(jìn)行初始化。
（3）在內(nèi)核注冊設(shè)備。
調(diào)用register_chrdev()函數(shù)來注冊設(shè)備。（4）注冊中斷。
如果設(shè)備需要IRQ支持，則要使用request_irq()函數(shù)注冊中斷。（5）其他初始化工作。
初始化部分一般還負(fù)責(zé)給設(shè)備驅(qū)動程序申請包括內(nèi)存、時鐘、I/O端口等在內(nèi)的系統(tǒng)資源，這些資源也可以在open子程序或者其他地方申請。這些資源不用時，應(yīng)該釋放，以利于資源的共享。
若驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分，初始化函數(shù)則要按如下方式聲明： int __initchr_driver_init(void);其中__init是必不可少的，在系統(tǒng)啟動時會由內(nèi)核調(diào)用chr_driver_init，完成驅(qū)動程序的初始化。
當(dāng)驅(qū)動程序是以模塊的形式編寫時，則要按照如下方式聲明： intinit_module(void)當(dāng)運(yùn)行后面介紹的insmod命令插入模塊時，會調(diào)用init_module函數(shù)完成初始化工作。
4.設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)過程
由于嵌入式設(shè)備由于硬件種類非常豐富，在默認(rèn)的內(nèi)核發(fā)布版中不一定包括所有驅(qū)動程序。所以進(jìn)行嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)，很大的工作量是為各種設(shè)備編寫驅(qū)動程序。除非系統(tǒng)不使用操作系統(tǒng)，程序直接操縱硬件。嵌入式Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)與普通Linux開發(fā)沒有區(qū)別。可以在硬件生產(chǎn)廠家或者Internet上尋找驅(qū)動程序，也可以根據(jù)相近的硬件驅(qū)動程序來改寫，這樣可以加快開發(fā)速度。實(shí)現(xiàn)一個嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動的大致流程如下。
（1）查看原理圖，理解設(shè)備的工作原理。一般嵌入式處理器的生產(chǎn)商提供參考電路，也可以根據(jù)需要自行設(shè)計。
（2）定義設(shè)備號。設(shè)備由一個主設(shè)備號和一個次設(shè)備號來標(biāo)識。主設(shè)備號惟一標(biāo)識了設(shè)備類型，即設(shè)備驅(qū)動程序類型，它是塊設(shè)備表或字符設(shè)備表中設(shè)備表項(xiàng)的索引。次設(shè)備號僅由設(shè)備驅(qū)動程序解釋，區(qū)分被一個設(shè)備驅(qū)動控制下的某個獨(dú)立的設(shè)備。
（3）實(shí)現(xiàn)初始化函數(shù)。在驅(qū)動程序中實(shí)現(xiàn)驅(qū)動的注冊和卸載。（4）設(shè)計所要實(shí)現(xiàn)的文件操作，定義file_operations結(jié)構(gòu)。（5）實(shí)現(xiàn)所需的文件操作調(diào)用，如read、write等。
（6）實(shí)現(xiàn)中斷服務(wù)，并用request_irq向內(nèi)核注冊，中斷并不是每個設(shè)備驅(qū)動所必需的。
（7）編譯該驅(qū)動程序到內(nèi)核中，或者用insmod命令加載模塊。（8）測試該設(shè)備，編寫應(yīng)用程序，對驅(qū)動程序進(jìn)行測試。
五、基本接口實(shí)驗(yàn)
在完成了基本實(shí)驗(yàn)后，我們開始著手基本接口實(shí)驗(yàn)。在這些實(shí)驗(yàn)中，我們學(xué)習(xí)如何編寫設(shè)備驅(qū)動程序，及如何用測試程序檢驗(yàn)驅(qū)動程序是否正確，并通過改寫測試程序正常地對驅(qū)動程序進(jìn)行相關(guān)操作。
1.實(shí)驗(yàn)十二 簡單設(shè)備驅(qū)動程序
本次實(shí)驗(yàn)的任務(wù)是編寫一個字符型設(shè)備驅(qū)動程序，并學(xué)習(xí)在應(yīng)用程序中調(diào)用驅(qū)動?？紤]到我們初次接觸驅(qū)動程序的編寫，對此還十分陌生，因此指導(dǎo)書中提供了本次實(shí)驗(yàn)所要用到的程序源代碼。雖然這樣一個字符型設(shè)備驅(qū)動程序并沒有任何實(shí)際作用，但是它讓我們輕松掌握了嵌入式驅(qū)動的編寫過程，因?yàn)閺?fù)雜繁瑣的驅(qū)動，其骨架都是相同的。因此，看懂本實(shí)驗(yàn)的源代碼，學(xué)習(xí)并模仿其編寫方法，對于后續(xù)實(shí)驗(yàn)有著非常重要的意義。
2.實(shí)驗(yàn)十三 CPU GPIO驅(qū)動程序設(shè)計
在本實(shí)驗(yàn)中，我們要編寫第一個針對實(shí)際硬件的驅(qū)動程序。我們知道，凡是操作系統(tǒng)控制外部設(shè)備，即使是最簡單的硬件電路，也是需要驅(qū)動的。本實(shí)驗(yàn)涉及的外部硬件只有電阻和發(fā)光二極管。我們使用自己編寫的驅(qū)動程序與應(yīng)用程序控制 GPIO96的電平，通過 LED 的亮滅來判斷，是否 CPU 做出了正確的響應(yīng)。
補(bǔ)充代碼（1）
//-------------------WRITE-----------------------ssize_tSIMPLE_GPIO_LED_write(struct file * file ,const char * buf, size_t count, loff_t * f_ops){ #ifdef OURS_GPIO_LED_DEBUG printk(“SIMPLE_GPIO_LED_write [--kernel--]n”);
#endif
return count;}
補(bǔ)充代碼（2）
//-------------------OPEN------------------------ssize_tSIMPLE_GPIO_LED_open(structinode * inode ,struct file * file){ #ifdef OURS_GPIO_LED_DEBUG printk(“SIMPLE_GPIO_LED_open [--kernel--]n”);
#endif
MOD_INC_USE_COUNT;
return 0;}
補(bǔ)充代碼（3）
//------------------structfile_operationsGPIO_LED_ctl_ops ={ open:SIMPLE_GPIO_LED_open, read:SIMPLE_GPIO_LED_read, write:SIMPLE_GPIO_LED_write, ioctl:SIMPLE_GPIO_LED_ioctl, release:SIMPLE_GPIO_LED_release, };實(shí)驗(yàn)作業(yè)
要求在目標(biāo)板上LED閃爍產(chǎn)生亮7秒，滅2秒的效果 在測試程序中有這樣一段代碼： while(1){ ioctl(fd,LED_OFF);sleep(1);
sleep(1);while(1){ ioctl(fd,LED_OFF);sleep(2);
sleep(7);} 3.實(shí)驗(yàn)十四
中斷實(shí)驗(yàn)
// 滅2秒 // 亮7秒 ioctl(fd,LED_ON);}
// 休眠1秒
ioctl(fd,LED_ON);只需將上面的代碼改為如下代碼即可：
在理論課中，我們學(xué)習(xí)了許多中斷方面的知識，包括中斷向量、中斷優(yōu)先級、中斷過程等。在PXA270系統(tǒng)里，中斷控制器分外部設(shè)備和 PXA270X 處理器設(shè)備產(chǎn)生的兩個層次的中斷，前者是初級的中斷源，后者是次級中斷源，大量的次級中斷源通常被映射為一個初級中斷源。
補(bǔ)充代碼1 voidshowversion(void){ printk(“*********************************************n”);
printk(“t %s tn”, VERSION);
printk(“*********************************************nn”);
} static intSimpleINT_temp_count = 0;補(bǔ)充代碼2 //-------------------READ------------------------ssize_tSIMPLE_INT_read(struct file * file ,char * buf, size_t count, loff_t * f_ops){
#ifdef OURS_INT_DEBUG
#endif return count;printk(“SIMPLE_INT_read [--kernel--]n”);} 補(bǔ)充代碼3 //-------------------WRITE-----------------------ssize_tSIMPLE_INT_write(struct file * file ,const char * buf, size_t count, loff_t * f_ops){
#ifdef OURS_INT_DEBUG
} 補(bǔ)充代碼4 //------------------structfile_operationsINT_ctl_ops ={ open: SIMPLE_INT_open, read: SIMPLE_INT_read, #endif return count;printk(“SIMPL_INT_write [--kernel--]n”);write:SIMPLE_INT_write, ioctl:SIMPLE_INT_ioctl, release:SIMPLE_INT_release, };
通過此實(shí)驗(yàn)，我了解了硬件中斷管腳與中斷號的對應(yīng)關(guān)系，以及中斷號與中斷處理程序的對應(yīng)關(guān)系，對于今后編寫更為復(fù)雜的中斷程序打下基礎(chǔ)。
4.實(shí)驗(yàn)十五
數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)
在此實(shí)驗(yàn)中，我們要編寫針對 74LV164 的驅(qū)動程序，并用其串并轉(zhuǎn)換功能來控制八段LED數(shù)碼管的顯示。
補(bǔ)充代碼1 voidshowversion(void){ printk(“*********************************************n”);
printk(“t %s tn”, VERSION);
printk(“*********************************************nn”);
} 補(bǔ)充代碼2 //-------------------READ------------------------ssize_tSERIAL_LED_read(struct file * file ,char * buf, size_t count, loff_t * f_ops){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUG
} 補(bǔ)充代碼3 //-------------------WRITE-----------------------ssize_tSERIAL_LED_write(struct file * file ,const char * buf, size_t count, loff_t * f_ops)return count;printk(“SERIAL_LED_read [--kernel--]n”);#endif { #ifdef OURS_HELLO_DEBUG
} 補(bǔ)充代碼4 //-------------------IOCTL-----------------------ssize_tSERIAL_LED_ioctl(structinode * inode ,struct file * file, unsigned intcmd, long data){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUG
#endif
} 補(bǔ)充代碼5 //-------------------OPEN------------------------ssize_tSERIAL_LED_open(structinode * inode ,struct file * file){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUG
#endif
return 0;} MOD_INC_USE_COUNT;printk(“SERIAL_LED_open [--kernel--]n”);return 0;printk(“SERIAL_LED_ioctl [--kernel--]n”);return count;#endif write_byte(* buf);printk(“SERIAL_LED_write [--kernel--]n”);補(bǔ)充代碼6 //-------------------RELEASE/CLOSE---------------ssize_tSERIAL_LED_release(structinode *inode ,struct file * file){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUG
printk(“SERIAL_LED_release [--kernel--]n”);
#endif MOD_DEC_USE_COUNT;return 0;} 補(bǔ)充代碼7 //------------------structfile_operationsSERIAL_LED_ops ={ open: SERIAL_LED_open，read: SERIAL_LED_read，write:SERIAL_LED_write，ioctl:SERIAL_LED_ioctl，release:SERIAL_LED_release, };補(bǔ)充代碼8 staticint __initHW_SERIAL_LED_init(void){ int ret =-ENODEV;
ret =
devfs_register_chrdev(SERIAL_LED_MAJOR, &SERIAL_LED_ops);
showversion();if(ret < 0)“serial_led_ctl”，} {
} else { } return ret;printk(“ pxa270 serial_led_driver register success！![--kernel--]n”);printk(“ pxa270 init_module failed with %dn [--kernel--]”, ret);return ret;補(bǔ)充代碼9 staticint __init pxa270_SERIAL_LED_init(void){ int ret =-ENODEV;
printk(“pxa270_SERIAL_LED_init [--kernel--]n”);
#endif
ret = HW_SERIAL_LED_init();if(ret)return ret;return 0;} 補(bǔ)充代碼10 static void __exit cleanup_SERIAL_LED(void){ #ifdef OURS_HELLO_DEBUG #ifdef OURS_HELLO_DEBUG
#endif }
補(bǔ)充代碼11 MODULE_DESCRIPTION(“serial_led driver module”);
MODULE_AUTHOR(“l(fā)iduo”);
MODULE_LICENSE(“GPL”);
module_init(pxa270_SERIAL_LED_init);module_exit(cleanup_SERIAL_LED);使用測試程序看到的測試結(jié)果是數(shù)碼管按0-9顯示輸出。實(shí)驗(yàn)作業(yè)要求在上述基礎(chǔ)上，分別實(shí)現(xiàn)一下兩個功能：
①要求您再編寫一個測試程序，實(shí)現(xiàn) PXA270-EP 目標(biāo)板上的 LED 數(shù)碼管循環(huán)顯示的數(shù)字9-0。
②要求您再編寫一個測試程序，實(shí)現(xiàn) PXA270-EP 目標(biāo)板上的 LED 數(shù)碼管循環(huán)顯示的數(shù)字02468。
由于在測試程序中定義了數(shù)組buf[10]分別存儲了0-9是個數(shù)，因此上述功能的實(shí)現(xiàn)方法是，分別對測試程序做如下修改：
原測試程序： while(1){ for(count=0;count<10;count++){ data[0] = buf[count];ret=write(fd,data,1);sleep(1);} } 實(shí)現(xiàn)功能①： while(1){ for(count=9;count>=0;count--)} } 結(jié)果顯示
// 倒序顯示數(shù)字
{ data[0] = buf[count];ret=write(fd,data,1);sleep(1);devfs_unregister_chrdev(SERIAL_LED_MAJOR, “serial_led”);printk(“cleanup_SERIAL_LED [--kernel--]n”);實(shí)現(xiàn)功能②： while(1){ for(count=0;count<9;count=count+2)} } 結(jié)果顯示
// 更改顯數(shù)順序
{ data[0] = buf[count];ret=write(fd,data,1);sleep(1);
通過更改顯數(shù)的順序，很容易實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)作業(yè)里要求的功能。
5.實(shí)驗(yàn)十六 LED點(diǎn)陣驅(qū)動程序設(shè)計
通過本實(shí)驗(yàn)的操作，我們將 8X8 的點(diǎn)陣 LED 驅(qū)動起來并通過編寫測試程序，使其能夠按照您的意圖進(jìn)行顯示。要求您還編寫更多的測試程序
補(bǔ)充代碼1 voidshowversion(void){ printk(“*********************************************n”);printk(“t %s tn”, VERSION);printk(“*********************************************nn”);
} 補(bǔ)充代碼2 //-------------------READ------------------------ssize_tSIMPLE_LED_read(struct file * file ,char * buf, size_t count, loff_t * f_ops){ #ifdef OURS_LED_DEBUG
#endif return count;printk(“SIMPLE_LED_read [--kernel--]n”);} 補(bǔ)充代碼3 //-------------------IOCTL-----------------------ssize_tSIMPLE_LED_ioctl(structinode * inode ,struct file * file, unsigned intcmd, long data){
#endif
} 補(bǔ)充代碼4 //------------------structfile_operationsLED_ctl_ops ={ open: SIMPLE_LED_open, read:
SIMPLE_LED_read, write: SIMPLE_LED_write, ioctl: SIMPLE_LED_ioctl, release:SIMPLE_LED_release, };補(bǔ)充代碼5 staticint __init pxa270_LED_CTL_init(void){ int ret =-ENODEV;
printk(“pxa270_LED_CTL_init [--kernel--]n”);
#endif
ret = HW_LED_CTL_init();if(ret)
return ret;#ifdef OURS_LED_DEBUG return 0;printk(“SIMPLE_LED_ioctl [--kernel--]n”);#ifdef OURS_LED_DEBUG return 0;} 補(bǔ)充代碼6 static void __exit cleanup_LED_ctl(void){
#ifdef OURS_LED_DEBUG
#endif
} ①要求您再編寫一個測試程序，實(shí)現(xiàn)按橫的方向隔行順序掃描 LED 點(diǎn)陣數(shù)碼管。
②要求您再編寫一個測試程序，實(shí)現(xiàn)按豎的方向順序掃描 LED 點(diǎn)陣數(shù)碼管。作業(yè)一，隔行掃描：
printk(“cleanup_LED_ctl [--kernel--]n”);outw(0x0000,ioremap_addr);
devfs_unregister_chrdev(SIMPLE_LED_MAJOR, “l(fā)ed_ary_ctl”);for(i=1;i<=8;i2++){
buf[0]=c;buf[1]=~r;// row for(j=1;j<=8;j++){
} r = 1;c = c<<1;
write(fd,buf,2);
printf(“buf[0],buf[1]: [%x,%x]n”,buf[0],buf[1]);usleep(200000);// sleep 0.2 second r=r<<1;
buf[1]=~r;// column
結(jié)果顯示
作業(yè)二，豎向掃描：
for(i=1;i<=8;i++){
buf[0]=c;buf[1]=~r;// row for(j=1;j<=8;j++){
} r = 1;c = c<<1;
write(fd,buf,2);
printf(“buf[0],buf[1]: [%x,%x]n”,buf[0],buf[1]);usleep(200000);// sleep 0.2 second r=r<<1;
buf[1]=~r;// column
結(jié)果顯示
6.實(shí)驗(yàn)十七 AD驅(qū)動實(shí)驗(yàn)
通過本實(shí)驗(yàn)的操作，我們將 AD 轉(zhuǎn)換器驅(qū)動起來并通過編寫測試程序，使其能夠?qū)⒛M信號量按照我們的要求轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號量。為了更加清楚地理解 AD 轉(zhuǎn)換器的工作過程，請您再編寫一個測試程序，將 UCB_ADC_INP_AD0 換成其他通道，來觀察其他 AD 通道情況。
補(bǔ)充代碼1 voidshowversion(void){ printk(“%sn”,VERSION);} struct ucb1x00 *ad_ucb;
補(bǔ)充代碼2 //-------------------READ------------------------staticssize_tadctl_read(struct file * file ,char *buf, size_t count, loff_t *offset){
} 補(bǔ)充代碼3 //-------------------WRITE-----------------------ssize_tadctl_write(struct file * file ,const char *buf, size_t count, loff_t *offset){
#ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“writen”);
#endif
} 補(bǔ)充代碼4 //-------------------OPEN------------------------ssize_tadctl_open(structinode * inode ,struct file * file){
#ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“openn”);
#endif
}
補(bǔ)充代碼5 //-------------------RELEASE/CLOSE---------------ssize_tadctl_release(structinode *inode ,struct file * file){
#ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“releasen”);
#endif return 0;return 0;return count;#ifdef OURS_HELLO_DEBUG printk(“readn”);#endif return count;} 補(bǔ)充代碼6 staticstructfile_operationsadctl_ops = {
};補(bǔ)充代碼7 //-------------------INIT------------------------staticint __initHW_AD_CTL_init(void){
return ret;}
補(bǔ)充代碼8 staticint __init pxa270_AD_CTL_init(void){ int ret =-ENODEV;#ifdef OURS_HELLO_DEBUG int ret =-ENODEV;ret = devfs_register_chrdev(ADCTL_MAJOR, “adctl”, &adctl_ops);showversion();ad_ucb=ucb1x00_get();if(ret < 0){
} else { } adctl_dev_handle = devfs_register(NULL, “ad_ctl”, DEVFS_FL_DEFAULT, printk(“adctl driver register success!n”);printk(“fail %dn”,ret);return 0;read: ioctl: adctl_read, adctl_ioctl, write: adctl_write, open: adctl_open, release:adctl_release，ADCTL_MAJOR, 0, S_IFCHR, &adctl_ops, NULL);printk(“initn”);#endif ret=HW_AD_CTL_init();if(ret)}
補(bǔ)充代碼9 static void __exit cleanup_AD_ctl(void){
}
7.實(shí)驗(yàn)十八 DA驅(qū)動實(shí)驗(yàn)
通過本實(shí)驗(yàn)的操作，我們使用示波器看到了通過DA轉(zhuǎn)換而輸出的波形。在此基礎(chǔ)上，要求試寫一個實(shí)現(xiàn)輸出三角波的測試程序。
補(bǔ)充代碼1 #include
} printk(“t %st n”,VERSION);printk(“*****************************n”);static long ioremap_addr;補(bǔ)充代碼3 //-------------------READ------------------------ssize_tSIMPLE_DA_read(struct file * file ,char * buf, size_t count, loff_t * f_ops){ #ifdef OURS_DA_DEBUG
} 補(bǔ)充代碼4 //-------------------WRITE-----------------------ssize_tSIMPLE_DA_write(struct file * file ,const char * buf, size_t count, loff_t * f_ops){
printk(“SIMPLE_DA_write[--kernel--]n”);
#endif
return count;} 補(bǔ)充代碼5 //-------------------IOCTL-----------------------ssize_tSIMPLE_DA_ioctl(structinode * inode ,struct file * file, unsigned intcmd, outb(buf[0],ioremap_addr);#ifdef OURS_DA_DEBUG return count;#endif printk(“SIMPLE_DA_read[--kernel--]n”);long data){ #ifdef OURS_DA_DEBUG
printk(“SIMPLE_DA_ioctl[--kernel--]n”);
#endif return 0;} 補(bǔ)充代碼6 //-------------------OPEN------------------------ssize_tSIMPLE_DA_open(structinode * inode ,struct file * file){
#ifdef OURS_DA_DEBUG printk(“SIMPLE_DA_open [--kernel--]n”);
MOD_INC_USE_COUNT;return 0;
#endif } 補(bǔ)充代碼7 /------------------structfile_operationsDA_ctl_ops ={
read: SIMPLE_DA_read，};
補(bǔ)充代碼8 release:
SIMPLE_DA_release, ioctl:
SIMPLE_DA_ioctl, write:
SIMPLE_DA_write, //-------------------INIT------------------------staticint __initHW_DA_CTL_init(void){ int ret =-ENODEV;
}
補(bǔ)充代碼9 staticint __init pxa270_DA_CTL_init(void){ int ret =-ENODEV;
printk(“pxa270_DA_CTL_init [--kernel--]n”);
#endif #ifdef OURS_DA_DEBUG } printk(“ pxa270 led_driver register success！![--kernel--]n”);{ else } return ret;printk(“ pxa270: init_module failed with %dn [--kernel--]”, ret);{ if(ret < 0)showversion();ret = devfs_register_chrdev(SIMPLE_DA_MAJOR, “da_ctl”, &DA_ctl_ops);
ret = HW_DA_CTL_init();if(ret)
return ret;return 0;} 補(bǔ)充代碼10 static void __exit cleanup_DA_ctl(void){
#endif } 補(bǔ)充代碼11 MODULE_DESCRIPTION(“DA_ctl driver module”);MODULE_AUTHOR(“l(fā)iduo”);MODULE_LICENSE(“GPL”);module_init(pxa270_DA_CTL_init);module_exit(cleanup_DA_ctl);printk(“cleanup_DA_ctl [--kernel--]n”);#ifdef OURS_DA_DEBUG
六、實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及解決方法
每一次上課重新啟動后，當(dāng)需要將宿主PC機(jī)的根目錄掛在到PXA270-EP目標(biāo)板的mnt目錄下（即在超級終端中輸入命令“mount –o soft,timeo=100,rsize=1024 192.168.0.100:/ /mnt”）時，常顯示無法掛載。
解決方法：在超級終端下的掛載命令應(yīng)該用”mount –o nolock 192.168.0.100:/ /mnt”，如果依然不能掛載需要重啟NFS服務(wù)，即在PC機(jī)終端中輸入命令”service nfs restart”兩遍后就可以掛載，當(dāng)然有時候也可能是因?yàn)榫W(wǎng)線沒插好。
在每次重啟機(jī)器之后都需要將PC機(jī)終端的IP地址和開發(fā)板中的系統(tǒng)的IP地址設(shè)定正確，不然也無法掛載。
七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)及心得
本學(xué)期的所有實(shí)驗(yàn)均在宿主PC機(jī)與PXA270-EP目標(biāo)板上進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)中，我們先建立硬件實(shí)驗(yàn)平臺，又建立主機(jī)軟件開發(fā)環(huán)境，接著為實(shí)驗(yàn)進(jìn)行各項(xiàng)配置，最后完成了各個實(shí)驗(yàn)中的多種功能。值得注意的是，前期的硬件、軟件準(zhǔn)備必須完整無誤地實(shí)現(xiàn)，后續(xù)的實(shí)驗(yàn)才能順利進(jìn)行。所以，打基礎(chǔ)的工作一定要仔細(xì)謹(jǐn)慎。后續(xù)實(shí)驗(yàn)中雖然給出了驅(qū)動程序的框架，仍需要我們自己補(bǔ)充完整，并開動腦筋舉一反三，在原代碼的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定修改以實(shí)現(xiàn)新的功能。
通過這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)，我逐步完成了建立實(shí)驗(yàn)軟件開發(fā)平臺，搭建實(shí)驗(yàn)編譯軟件環(huán)境，在PC上編輯、編譯一個應(yīng)用程序，并且在嵌入式系統(tǒng)上運(yùn)行和調(diào)試它的過程。在實(shí)驗(yàn)中，不難發(fā)現(xiàn)，編譯驅(qū)動程序大體框架都是一樣的，比如里面的讀函數(shù)、寫函數(shù)、ioctl函數(shù)、打開、關(guān)閉以及函數(shù)模塊的初始化并且在超級終端上顯示出等。但所不同的是，要根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求修改名稱，并且對其中必要的部分進(jìn)行修改。
除此之外，我認(rèn)為很多基礎(chǔ)知識對實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行也起著非常大的作用，例如數(shù)碼管的顯示原理。在掌握了基礎(chǔ)知識之后，上機(jī)的過程會顯得相對簡單，尤其是代碼框架已經(jīng)給出，我們所以需要做的就是根據(jù)需要稍作改動來得到我們想要的結(jié)果。
在實(shí)驗(yàn)過程中常常會遇到各種各樣的問題，剛開始時我不知如何是好，只能求助于老師和同學(xué)，后來隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，我對實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和虛擬機(jī)都有了一定的了解，遇到問題時也可以靜下心來思考其原因，自己嘗試各種方法去解決問題。整個實(shí)驗(yàn)讓我了解了一套完整的嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)的全過程，學(xué)到的內(nèi)容非常豐富，相信在學(xué)習(xí)了這些內(nèi)容后，在今后的學(xué)習(xí)工作中接觸到類似內(nèi)容，我不會感到無從下手，而是能夠有條不紊。
感謝老師的辛勤指導(dǎo)！
第三篇：北郵電子院專業(yè)實(shí)驗(yàn)報告
電子工程學(xué)院
ASIC專業(yè)實(shí)驗(yàn)報告
班級： 姓名：
學(xué)號： 班內(nèi)序號：
第一部分 語言級仿真
LAB 1：簡單的組合邏輯設(shè)計一、二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理 掌握基本組合邏輯電路的實(shí)現(xiàn)方法。
本實(shí)驗(yàn)中描述的是一個可綜合的二選一開關(guān)，它的功能是當(dāng)sel = 0時，給出out = a，否則給出結(jié)果out = b。在Verilog HDL中，描述組合邏輯時常使用assign結(jié)構(gòu)。equal=(a==b)?1:0是一種在組合邏輯實(shí)現(xiàn)分支判斷時常用的格式。parameter定義的size參數(shù)決定位寬。測試模塊用于檢測模塊設(shè)計的是否正確，它給出模塊的輸入信號，觀察模塊的內(nèi)部信號和輸出信號。
三、源代碼
mux.v module scale_mux(out,sel,b,a);parameter size=1;output[size-1:0] out;input[size-1:0]b,a;input sel;assign out =(!sel)?a:
(sel)?b:
{size{1'bx}};endmodule
mux_test.v `define width 8 `timescale 1 ns/1 ns module mux_test;
reg[`width:1]a,b;
wire[`width:1]out;
reg sel;
scale_mux#(`width)m1(.out(out),.sel(sel),.b(b),.a(a));
initial
begin
$monitor($stime，“sel=%b a=%b b=%b out=%b”,sel,a,b,out);
$dumpvars(2,mux_test);
sel=0;b={`width{1'b0}};a={`width{1'b1}};
#5sel=0;b={`width{1'b1}};a={`width{1'b0}};
#5sel=1;b={`width{1'b0}};a={`width{1'b1}};
#5sel=1;b={`width{1'b1}};a={`width{1'b0}};
#5 $finish;
end endmodule
四、仿真結(jié)果與波形
LAB 2：簡單時序邏輯電路的設(shè)計一、二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理 掌握基本時序邏輯電路的實(shí)現(xiàn)。
在Verilog HDL中，相對于組合邏輯電路，時序邏輯電路也有規(guī)定的表述方式。在可綜合的Verilog HDL模型中，我們常使用always塊和@(posedge clk)或@(negedge clk)的結(jié)構(gòu)來表述時序邏輯。
在always塊中，被賦值的信號都必須定義為reg型，這是由時序邏輯電路的特點(diǎn)所決定的對于reg型數(shù)據(jù)，如果未對它進(jìn)行賦值，仿真工具會認(rèn)為它是不定態(tài)。為了正確地觀察到仿真結(jié)果，在可綜合的模塊中我們通常定義一個復(fù)位信號rst-，當(dāng)它為低電平時對電路中的寄存器進(jìn)行復(fù)位。
三、源代碼
counter.v `timescale 1 ns/100 ps module counter(cnt,clk,data,rst_,load);output[4:0]cnt;input [4:0]data;input
clk;input
rst_;input
load;reg
[4:0]cnt;
always@(posedge clk or negedge rst_)
if(!rst_)
#1.2 cnt<=0;
else
if(load)
cnt<=#3 data;
else
cnt<=#4 cnt + 1;
endmodule
counter_test.v `timescale 1 ns/1 ns module counter_test;
wire[4:0]cnt;
reg [4:0]data;
reg
rst_;
reg
load;
reg
clk;
counter c1
（.cnt(cnt)，.clk(clk)，.data(data)，.rst_(rst_)，.load(load));
initial begin
clk=0;
forever begin
#10 clk=1'b1;
#10 clk=1'b0;
end
end
initial begin
$timeformat(-9,1,“ns”,9);
$monitor(“time=%t,data=%h,clk=%b,rst_=%b,load=%b,cnt=%b”，$stime,data,clk,rst_,load,cnt);
$dumpvars(2,counter_test);
end task expect;input [4:0]expects;
if(cnt!==expects)begin
$display(“At time %t cnt is %b and should be %b”，$time,cnt,expects);
$display(“TEST FAILED”);
$finish;
end endtask initial begin
@(negedge clk)
{rst_,load,data}=7'b0_X_XXXXX;@(negedge clk)expect(5'h00);
{rst_,load,data}=7'b1_1_11101;@(negedge clk)expect(5'h1D);
{rst_,load,data}=7'b1_0_11101;
repeat(5)@(negedge clk);
expect(5'h02);
{rst_,load,data}=7'b1_1_11111;@(negedge clk)expect(5'h1F);
{rst_,load,data}=7'b0_X_XXXXX;@(negedge clk)expect(5'h00);
$display(“TEST PASSED”);
$finish;
end endmodule
四、仿真結(jié)果與波形
五、思考題
該電路中，rst-是同步還是異步清零端？
在counter.v的always塊中reset沒有等時鐘，而是直接清零。所以是異步清零端。
LAB 3：簡單時序邏輯電路的設(shè)計一、二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理 使用預(yù)定義的庫元件來設(shè)計八位寄存器。
八位寄存器中，每一位寄存器由一個二選一MUX和一個觸發(fā)器dffr組成，當(dāng)load=1，裝載數(shù)據(jù)；當(dāng)load=0，寄存器保持。對于處理重復(fù)的電路，可用數(shù)組條用的方式，使電路描述清晰、簡潔。
三、源代碼
clock.v `timescale 1 ns /1 ns module clock(clk);reg clk;output clk;initial begin clk=0;forever begin #10 clk=1'b1;#10 clk=1'b0;end end endmodule
mux及dffr模塊調(diào)用代碼
mux mux7(.out(n1[7]),.sel(load),.b(data[7]),.a(out[7]));dffr dffr7(.q(out[7]),.d(n1[7]),.clk(clk),.rst_(rst_));mux mux6(.out(n1[6]),.sel(load),.b(data[6]),.a(out[6]));dffr dffr6(.q(out[6]),.d(n1[6]),.clk(clk),.rst_(rst_));mux mux5(.out(n1[5]),.sel(load),.b(data[5]),.a(out[5]));dffr dffr5(.q(out[5]),.d(n1[5]),.clk(clk),.rst_(rst_));mux mux4(.out(n1[4]),.sel(load),.b(data[4]),.a(out[4]));dffr dffr4(.q(out[4]),.d(n1[4]),.clk(clk),.rst_(rst_));
mux mux3(.out(n1[3]),.sel(load),.b(data[3]),.a(out[3]));dffr dffr3(.q(out[3]),.d(n1[3]),.clk(clk),.rst_(rst_));mux mux2(.out(n1[2]),.sel(load),.b(data[2]),.a(out[2]));dffr dffr2(.q(out[2]),.d(n1[2]),.clk(clk),.rst_(rst_));mux mux1(.out(n1[1]),.sel(load),.b(data[1]),.a(out[1]));dffr dffr1(.q(out[1]),.d(n1[1]),.clk(clk),.rst_(rst_));mux mux0(.out(n1[0]),.sel(load),.b(data[0]),.a(out[0]));dffr dffr0(.q(out[0]),.d(n1[0]),.clk(clk),.rst_(rst_));
例化寄存器
register r1(.data(data),.out(out),.load(load),.clk(clk),.rst_(rst_));例化時鐘
clock c1(.clk(clk));
添加檢測信號 initial begin $timeformat(-9,1,“ns”,9);$monitor(“time=%t,clk=%b,data=%h,load=%b,out=%h”, $stime,clk,data,load,out);$dumpvars(2,register_test);end
四、仿真結(jié)果與波形
LAB 4：用always塊實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的組合邏輯電路
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
掌握用always實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路的方法；
了解assign與always兩種組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)方法之間的區(qū)別。
二、實(shí)驗(yàn)原理
僅使用assign結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路，在設(shè)計中會發(fā)現(xiàn)很多地方顯得冗長且效率低下。適當(dāng)?shù)厥褂胊lways來設(shè)計組合邏輯，會更具實(shí)效。
本實(shí)驗(yàn)描述的是一個簡單的ALU指令譯碼電路的設(shè)計示例。它通過對指令的判斷，對輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)的操作，包括加、減、或和傳數(shù)據(jù)，并且無論是指令作用的數(shù)據(jù)還是指令本身發(fā)生變化，結(jié)果都要做出及時的反應(yīng)。
示例中使用了電平敏感的always塊，電平敏感的觸發(fā)條件是指在@后括號內(nèi)電平列表的任何一個電平發(fā)生變化就能觸發(fā)always塊的動作，并且運(yùn)用了case結(jié)構(gòu)來進(jìn)行分支判斷。
在always中適當(dāng)運(yùn)用default（在case結(jié)構(gòu)中）和else（子if…else結(jié)構(gòu)中），通?？梢跃C合為純組合邏輯，盡管被賦值的變量一定要定義為reg型。如果不使用default或else對缺省項(xiàng)進(jìn)行說明，易產(chǎn)生意想不到的鎖存器。
三、源代碼
電路描述
always@(opcode or data or accum)begin if(accum==8'b00000000)#1.2 zero=1;else #1.2 zero=0;
case(opcode)PASS0: #3.5 out =accum;PASS1: #3.5 out =accum;ADD: #3.5 out = data + accum;AND: #3.5 out =data&accum;XOR: #3.5 out =data^accum;PASSD: #3.5 out=data;PASS6:#3.5 out=accum;PASS7:#3.5 out=accum;default:#3.5 out=8'bx;endcase end
四、仿真結(jié)果與波形
LAB 5：存儲器電路的設(shè)計一、二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理 設(shè)計和測試存儲器電路。
本實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計一個模塊名為mem的存儲器仿真模型，該存儲器具有雙線數(shù)據(jù)總線及異步處理功能。由于數(shù)據(jù)是雙向的，所以要注意，對memory的讀寫在時序上要錯開。
三、源代碼
自行添加的代碼
assign data=(read)?memory[addr]:8'hZ;
always @(posedge write)begin memory[addr]<=data[7:0];end
四、仿真結(jié)果與波形
LAB 6：設(shè)計時序邏輯時采用阻塞賦值與非阻塞賦值的區(qū)別
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
明確掌握阻塞賦值與非阻塞賦值的概念和區(qū)別； 了解阻塞賦值的使用情況。
二、實(shí)驗(yàn)原理
在always塊中，阻塞賦值可以理解為賦值語句是順序執(zhí)行的，而非阻塞賦值可以理解為并發(fā)執(zhí)行的。實(shí)際時序邏輯設(shè)計中，一般情況下非阻塞賦值語句被更多的使用，有時為了在同一周期實(shí)現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)的操作，也使用阻塞賦值語句。
三、源代碼
blocking.v `timescale 1 ns/ 100 ps
module blocking(clk,a,b,c);
output[3:0]b,c;
input [3:0]a;
input
clk;
reg
[3:0]b,c;
always@(posedge clk)
begin
b =a;
c =b;
$display(“Blocking: a=%d,b=%d,c=%d.”,a,b,c);
end endmodule
non_blocking.v `timescale 1 ns/ 100 ps module non_blocking(clk,a,b,c);
output[3:0] b,c;input[3:0] a;input clk;reg [3:0]b,c;always @(posedge clk)begin b<=a;c<=b;$display(“Non_blocking:a=%d,b=%d,c=%d”,a,b,c);end endmodule compareTop.v `timescale 1 ns/ 100 ps module compareTop;wire [3:0] b1,c1,b2,c2;reg[3:0]a;reg clk;initial begin clk=0;forever #50 clk=~clk;end initial $dumpvars(2,compareTop);initial begin a=4'h3;$display(“_______________________________”);# 100 a =4'h7;$display(“_______________________________”);# 100 a =4'hf;$display(“_______________________________”);# 100 a =4'ha;$display(“_______________________________”);# 100 a =4'h2;$display(“_______________________________”);# 100 $display(“_______________________________”);$finish;end non_blocking nonblocking(clk,a,b2,c2);blocking blocking(clk,a,b1,c1);endmodule
四、仿真結(jié)果與波形
LAB 7：利用有限狀態(tài)機(jī)進(jìn)行復(fù)雜時序邏輯的設(shè)計一、二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理 掌握利用有限狀態(tài)機(jī)(FSM)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜時序邏輯的方法。
控制器是CPU的控制核心，用于產(chǎn)生一系列的控制信號，啟動或停止某些部件。CPU何時進(jìn)行讀指令，何時進(jìn)行RAM和I/O端口的讀寫操作等，都由控制器來控制。
三、源代碼
補(bǔ)充代碼
nexstate<=state+1'h01;case(state)1:begin sel=1;rd=0;ld_ir=0;inc_pc=0;halt=0;ld_pc=0;data_e=0;ld_ac=0;wr=0;end 2:begin sel=1;rd=1;ld_ir=0;inc_pc=0;halt=0;ld_pc=0;data_e=0;ld_ac=0;wr=0;end 3:begin sel=1;rd=1;ld_ir=1;inc_pc=0;halt=0;ld_pc=0;data_e=0;ld_ac=0;wr=0;end 4:begin sel=1;rd=1;ld_ir=1;inc_pc=0;halt=0;ld_pc=0;data_e=0;ld_ac=0;wr=0;end 5:begin sel=0;rd=0;ld_ir=0;inc_pc=1;ld_pc=0;data_e=0;ld_ac=0;wr=0;if(opcode==`HLT)halt=1;end 6:begin sel=0;rd=alu_op;ld_ir=0;inc_pc=0;halt=0;ld_pc=0;data_e=0;ld_ac=0;wr=0;end 7:begin sel=0;rd=alu_op;ld_ir=0;halt=0;data_e=!alu_op;ld_ac=0;wr=0;if(opcode==`SKZ)inc_pc<=zero;if(opcode==`JMP)ld_pc=1;end 0:begin sel=0;rd=alu_op;ld_ir=0;halt=0;data_e=!alu_op;ld_ac=alu_op;inc_pc=(opcode==`SKZ)&zero||(opcode==`JMP);if(opcode==`JMP)ld_pc=1;if(opcode==`STO)wr=1;end //default:begin sel=1'bZ;rd=1'bZ;ld_ir=1'bZ;inc_pc=1'bZ;halt=1'bZ;ld_pc=1'bZ;data_e=1'bZ;ld_ac=1'bZ;wr=1'bZ;end endcase end
control_test.v /***************************** * TEST BENCH FOR CONTROLLER * *****************************/
`timescale 1 ns / 1 ns
module control_test;
reg [8:0] response [0:127];
reg [3:0] stimulus [0:15];
reg [2:0] opcode;
reg
clk;
reg
rst_;
reg
zero;
integer
i,j;
reg[(3*8):1] mnemonic;
// Instantiate controller
control c1(rd , wr , ld_ir , ld_ac , ld_pc , inc_pc , halt , data_e , sel , opcode , zero , clk , rst_);
// Define clock
initial begin
clk = 1;
forever begin
#10 clk = 0;
#10 clk = 1;
end
end
// Generate mnemonic for debugging purposes
always @(opcode)
begin
case(opcode)
3'h0
: mnemonic = “HLT”;
3'h1
: mnemonic = “SKZ”;
3'h2
: mnemonic = “ADD”;
3'h3
: mnemonic = “AND”;
3'h4
: mnemonic = “XOR”;
3'h5
: mnemonic = “LDA”;
3'h6
: mnemonic = “STO”;
3'h7
: mnemonic = “JMP”;
default : mnemonic = “???”;
endcase
end
// Monitor signals
initial
begin
$timeformat(-9, 1, “ ns”, 9);
$display(“ time
rd wr ld_ir ld_ac ld_pc inc_pc halt data_e sel opcode zero state”);
$display(“--------------------------------------------------------------”);//
$shm_open(“waves.shm”);//
$shm_probe(“A”);//
$shm_probe(c1.state);
end
// Apply stimulus
initial
begin
$readmemb(“stimulus.pat”, stimulus);
rst_=1;
@(negedge clk)rst_ = 0;
@(negedge clk)rst_ = 1;
for(i=0;i<=15;i=i+1)
@(posedge ld_ir)
@(negedge clk)
{ opcode, zero } = stimulus[i];
end
// Check response
initial
begin
$readmemb(“response.pat”, response);
@(posedge rst_)
for(j=0;j<=127;j=j+1)
@(negedge clk)
begin
$display(“%t %b %b %b
%b
%b
%b
%b
%b %b
%b
%b”，$time,rd,wr,ld_ir,ld_ac,ld_pc,inc_pc,halt,data_e,sel,opcode,zero,c1.state);
if({rd,wr,ld_ir,ld_ac,ld_pc,inc_pc,halt,data_e,sel}!==
response[j])
begin : blk
reg [8:0] r;
r = response[j];
$display("ERRORTEST1 PASSED!
111_00000
// 18
JMP BEGIN //run test again
@1A 00000000
// 1A
DATA_1:
//constant 00(hex)
11111111
// 1B
DATA_2:
//constant FF(hex)
10101010
// 1C
TEMP:
//variableTEST2 PASSED!
111_00000
// 11
JMP BEGIN
//run test again
@1A 00000001
// 1A
DATA_1:
//constant 1(hex)
10101010
// 1B
DATA_2:
//constant AA(hex)
11111111
// 1C
DATA_3:
//constant FF(hex)
00000000
// 1D
TEMP:
CPUtest3.dat //opcode_operand // addr
assembly code //--------------//-------------------------
111_00011
// 00
JMP LOOP
//jump to the address of LOOP @03 101_11011
// 03
LOOP:
LDA FN2
//load value in FN2 into accum
110_11100
// 04
STO TEMP
//store accumulator in TEMP
010_11010
// 05
ADD FN1
//add value in FN1 to accumulator
110_11011
// 06
STO FN2
//store result in FN2
101_11100
// 07
LDA TEMP
//load TEMP into the accumulator
110_11010
// 08
STO FN1
//store accumulator in FN1
100_11101
// 09
XOR LIMIT //compare accumulator to LIMIT
001_00000
// 0A
SKZ
//if accum = 0, skip to DONE
111_00011
// 0B
JMP LOOP
//jump to address of LOOP
000_00000
// 0C
DONE:
HLT
//end of program
101_11111
// 0D
AGAIN: LDA ONE
110_11010
// 0E
STO FN1
101_11110
// 0F
LDA ZERO
110_11011
// 10
STO FN2
111_00011
// 11
JMP LOOP
//jump to address of LOOP
@1A 00000001
// 1A
FN1:
//variablestores 2nd Fib.No.00000000
// 1C
TEMP:
//temporary variable
10010000
// 1D
LIMIT:
//constant 144stores 1st Fib.No.00000101
// 1B
data2:
//5
variablemax value
00000110
// 1E
LIMIT:
// 6
constant 1
11111111
// 1F
AND1:
//FF and
四、仿真結(jié)果與波形
第二部分 電路綜合一、二、三、四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 源代碼
門級電路仿真結(jié)果與波形 掌握邏輯綜合的概念和流程，熟悉采用Design Compiler進(jìn)行邏輯綜合的基本方法。采用SYNOPSYS公司的綜合工具Design Compiler對實(shí)驗(yàn)7的control.v做綜合。與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中相同。
五、思考題
1.control_pad.v文件是verilog語言及的描述還是結(jié)構(gòu)化的描述？
是結(jié)構(gòu)化的描述。
2.control_pad.sdf文件中，對觸發(fā)器的延遲包括哪些信息？
包括對邏輯單元和管腳的上升/下降時延的最大值、最小值和典型值。
第三部分 版圖設(shè)計一、二、三、四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 源代碼
仿真結(jié)果與波形 掌握版圖設(shè)計的基本概念和流程，熟悉采用Sysnopsys ICC工具進(jìn)行版圖設(shè)計的方法。對電路綜合輸出的門級網(wǎng)表control_pad.v進(jìn)行布局布線。與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中相同。布局規(guī)劃后結(jié)果
未產(chǎn)生core ring和mesh前
產(chǎn)生core ring和mesh后
電源線和電影PAD連接后
filler PAD填充后
布局后結(jié)果
時鐘樹綜合后結(jié)果
布線后結(jié)果
寄生參數(shù)的導(dǎo)出和后仿
五、思考題
1.簡述ICC在design setup階段的主要工作。
創(chuàng)建設(shè)計庫，讀取網(wǎng)表文件并創(chuàng)建設(shè)計單元，提供并檢查時間約束，檢查時鐘。在對之前的數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行讀取與檢查后保存設(shè)計單元。2.為什么要填充filler pad？
filler pad把分散的pad單元連接起來，把pad I/O區(qū)域供電連成一個整體。使它們得到持續(xù)供電并提高ESD保護(hù)能力。3.derive_pg_connection的作用是什么？
描述有關(guān)電源連接的信息。4.簡述floorplan的主要任務(wù)。
對芯片大小、輸入輸出單元、宏模塊進(jìn)行規(guī)劃，對電源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計。5.簡述place階段的主要任務(wù)。
對電路中的延時進(jìn)行估計與分析，模擬時鐘樹的影響，按照時序要求，對標(biāo)準(zhǔn)化單元進(jìn)行布局。
6.簡述CTS的主要步驟。
設(shè)置時鐘樹公共選項(xiàng)；綜合時鐘樹；重新連接掃描鏈；使能傳播時鐘；Post-CTS布局優(yōu)化；優(yōu)化時鐘偏移；優(yōu)化時序。
實(shí)驗(yàn)總結(jié)
經(jīng)過數(shù)周的ASIC專業(yè)實(shí)驗(yàn)，我對芯片設(shè)計流程、Verilog HDL語言、Linux基本指令和Vi文本編輯器有了基本的了解。雖然之前對芯片設(shè)計、VHDL一無所知，但通過實(shí)驗(yàn)初步熟悉了ASIC的體系結(jié)構(gòu)和VHDL的基本語法，對電路中時鐘、寄生參數(shù)、元件布局帶來的影響也有了了解。我在實(shí)驗(yàn)中也遇到了許多問題，但我在老師、助教、同學(xué)的幫助下解決了這些問題，也有了更多收獲。通過這次ASIC專業(yè)實(shí)驗(yàn)，我加深了對本專業(yè)的認(rèn)識。我會繼續(xù)努力成為合格的電子人。
第四篇：北郵嵌入式實(shí)驗(yàn)報告
嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實(shí)驗(yàn)報告
班
級: 姓
名: 班內(nèi)序號: 學(xué)
號: 日
期:
目錄
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.............................................................................................1
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備..............................................................................................1
三、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)一~實(shí)驗(yàn)七）............................................................1
1.實(shí)驗(yàn)五..................................................................................................2 2.實(shí)驗(yàn)六..................................................................................................2 3.實(shí)驗(yàn)七..................................................................................................2
四、驅(qū)動程序..............................................................................................3
1.設(shè)備驅(qū)動程序的概念..........................................................................3 2.驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)......................................................................................3 3.設(shè)備注冊和初始化..............................................................................4 4.設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)過程..................................................................6
五、基本接口實(shí)驗(yàn)......................................................................................6
1.實(shí)驗(yàn)十二 簡單設(shè)備驅(qū)動程序............................................................6 2.實(shí)驗(yàn)十三 CPU GPIO驅(qū)動程序設(shè)計...................................................7 3.實(shí)驗(yàn)十四 中斷實(shí)驗(yàn)...........................................................................8 4.實(shí)驗(yàn)十五 數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)................................................................9 5.實(shí)驗(yàn)十六 LED點(diǎn)陣驅(qū)動程序設(shè)計...................................................11 6.實(shí)驗(yàn)十七 AD驅(qū)動實(shí)驗(yàn)....................................................................12 7.實(shí)驗(yàn)十八 DA驅(qū)動實(shí)驗(yàn)....................................................................13
六、實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及解決方法........................................................15
七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)及心得................................................................................15
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
通過實(shí)驗(yàn)熟悉Linux環(huán)境，并掌握一些基本接口驅(qū)動的寫法和用C語言編寫簡單的實(shí)驗(yàn)程序。學(xué)習(xí)LINUX開發(fā)環(huán)境的搭建，通訊配置等。并熟練掌握LINUX驅(qū)動程序的編寫及開發(fā)流程。對嵌入式系統(tǒng)有進(jìn)一步的了解。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1.一套PXA270EP嵌入式實(shí)驗(yàn)箱
2.安裝Redhat9的宿主PC機(jī)，并且配置好ARM Linux的開發(fā)環(huán)境
三、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)一~實(shí)驗(yàn)七）
實(shí)驗(yàn)一到六為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，主要是為了在熟悉實(shí)驗(yàn)操作平臺的同時為后續(xù)實(shí)驗(yàn)搭建好軟、硬件環(huán)境，配置好相關(guān)的協(xié)議、服務(wù)。
其中實(shí)驗(yàn)一是各個硬件的互聯(lián)，搭建好了實(shí)驗(yàn)的硬件環(huán)境。實(shí)驗(yàn)二是在宿主PC端安裝虛擬機(jī)，提供了實(shí)驗(yàn)需要的Linux操作系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)三是宿主PC端開發(fā)環(huán)境的安裝與配置。
實(shí)驗(yàn)四是配置宿主PC機(jī)端的超級終端，使PC機(jī)與PXA270目標(biāo)板之間可以通過串口通訊。在每次重啟宿主PC機(jī)時，都需要重新將超級終端掛載到虛擬機(jī)上，掛載之前須通過ifconfig命令查看該機(jī)的IP地址，若其已經(jīng)復(fù)位，須用命令：ifconfig eth0 192.168.0.100 up重置宿主PC機(jī)的IP地址。掛載虛擬機(jī)的代碼為：
root ifconfig eth0 192.168.0.50 up mount –o nolock 192.168.0.100:/ /mnt 實(shí)驗(yàn)五是配置宿主PC機(jī)的TFTP服務(wù)。TFTP是簡單文件傳輸協(xié)議。每次重啟宿主PC機(jī)時，都要重啟該服務(wù)，重啟命令為：
service xinetd restart。
實(shí)驗(yàn)六是配置宿主PC機(jī)端NFS服務(wù)。NFS是指網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了文件在不同的系統(tǒng)間使用。當(dāng)使用者想用遠(yuǎn)端檔案時，只需調(diào)用“mount”就可以遠(yuǎn)端系統(tǒng)掛接在自己的檔案系統(tǒng)之下。每次重啟宿主PC機(jī)時，也都要重啟該服務(wù)，重啟命令為: service nfs restart service nfs restart
1.實(shí)驗(yàn)五
實(shí)驗(yàn)五為宿主PC機(jī)配置了TFTP服務(wù)。TFTP(Trivial File Transfer Protocol)是簡單文件傳輸協(xié)議，由于特定開發(fā)環(huán)境的制約，這一服務(wù)是必須的。在配置完成后，每次重啟宿主PC機(jī)時，都須先輸入命令：service xinetd restart，以啟動TFTP服務(wù)。
2.實(shí)驗(yàn)六
實(shí)驗(yàn)六為宿主PC機(jī)配置了NFS服務(wù)。NFS(Network File System)指網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了文件在不同的系統(tǒng)間使用。當(dāng)我們想用遠(yuǎn)端檔案時，只需調(diào)用“mount”就可以遠(yuǎn)端系統(tǒng)掛接在自己的檔案系統(tǒng)之下。每次重啟宿主PC機(jī)時，都須先輸入命令：service nfs restart，以啟動nfs服務(wù)。
3.實(shí)驗(yàn)七
實(shí)驗(yàn)七通過用c語言編寫的簡單程序HelloWorld，測試前面幾個實(shí)驗(yàn)是否成功配置好環(huán)境，從超級終端可以看到HelloWorld程序的運(yùn)行結(jié)果。
四、驅(qū)動程序
1.設(shè)備驅(qū)動程序的概念
設(shè)備驅(qū)動程序?qū)嶋H是處理和操作硬件控制器的軟件，從本質(zhì)上講，是內(nèi)核中具有最高特權(quán)級的、駐留內(nèi)存的、可共享的底層硬件處理例程。驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分，是操作系統(tǒng)內(nèi)核與硬件設(shè)備的直接接口，驅(qū)動程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié)，完成以下功能：
? 對設(shè)備初始化和釋放；
? 對設(shè)備進(jìn)行管理，包括實(shí)時參數(shù)設(shè)置，以及提供對設(shè)備的操作接口； ? 讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)或者回送應(yīng)用程序請求的數(shù)據(jù)； ? 檢測和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯誤。
Linux操作系統(tǒng)將所有的設(shè)備全部看成文件，并通過文件的操作界面進(jìn)行操作。對用戶程序而言，設(shè)備驅(qū)動程序隱藏了設(shè)備的具體細(xì)節(jié)，對各種不同設(shè)備提供了一致的接口，一般來說，是把設(shè)備映射為一個特殊的設(shè)備文件，用戶程序可以像對其他文件一樣對此設(shè)備文件進(jìn)行操作。這意味著：
? 由于每一個設(shè)備至少由文件系統(tǒng)的一個文件代表，因而都有一個“文件名”。? 應(yīng)用程序通?？梢酝ㄟ^系統(tǒng)調(diào)用open()打開設(shè)備文件，建立起與目標(biāo)設(shè)備的連接。
? 打開了代表著目標(biāo)設(shè)備的文件，即建立起與設(shè)備的連接后，可以通過read()、write()、ioctl()等常規(guī)的文件操作對目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行操作。
設(shè)備文件的屬性由三部分信息組成：第一部分是文件的類型，第二部分是一個主設(shè)備號，第三部分是一個次設(shè)備號。其中類型和主設(shè)備號結(jié)合在一起惟一地確定了設(shè)備文件驅(qū)動程序及其界面，而次設(shè)備號則說明目標(biāo)設(shè)備是同類設(shè)備中的第幾個。
由于Linux 中將設(shè)備當(dāng)做文件處理，所以對設(shè)備進(jìn)行操作的調(diào)用格式與對文件的操作類似，主要包括open()、read()、write()、ioctl()、close()等。應(yīng)用程序發(fā)出系統(tǒng)調(diào)用命令后，會從用戶態(tài)轉(zhuǎn)到核心態(tài)，通過內(nèi)核將open()這樣的系統(tǒng)調(diào)用轉(zhuǎn)換成對物理設(shè)備的操作。
2.驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)
一個設(shè)備驅(qū)動程序模塊的基本框架
在系統(tǒng)內(nèi)部，I/O設(shè)備的存取通過一組固定的入口點(diǎn)來進(jìn)行，入口點(diǎn)也可以理解為設(shè)備的句柄，就是對設(shè)備進(jìn)行操作的基本函數(shù)。字符型設(shè)備驅(qū)動程序提供如下幾個入口點(diǎn)：
?
open入口點(diǎn)。打開設(shè)備準(zhǔn)備I/O操作。對字符設(shè)備文件進(jìn)行打開操作，都會調(diào)用設(shè)備的open入口點(diǎn)。open子程序必須對將要進(jìn)行的I/O操作做好必要的準(zhǔn)備工作，如清除緩沖區(qū)等。如果設(shè)備是獨(dú)占的，即同一時刻只能有一個程序訪問此設(shè)備，則open子程序必須設(shè)置一些標(biāo)志以表示設(shè)備處于忙狀態(tài)。
?
close入口點(diǎn)。關(guān)閉一個設(shè)備。當(dāng)最后一次使用設(shè)備完成后，調(diào)用close子程序。獨(dú)占設(shè)備必須標(biāo)記設(shè)備方可再次使用。
?
read入口點(diǎn)。從設(shè)備上讀數(shù)據(jù)。對于有緩沖區(qū)的I/O操作，一般是從緩沖區(qū)里讀數(shù)據(jù)。對字符設(shè)備文件進(jìn)行讀操作將調(diào)用read子程序。
?
write入口點(diǎn)。往設(shè)備上寫數(shù)據(jù)。對于有緩沖區(qū)的I/O操作，一般是把數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)里。對字符設(shè)備文件進(jìn)行寫操作將調(diào)用write子程序。
?
ioctl入口點(diǎn)。執(zhí)行讀、寫之外的操作。
select入口點(diǎn)。檢查設(shè)備，看數(shù)據(jù)是否可讀或設(shè)備是否可用于寫數(shù)據(jù)。select系統(tǒng)調(diào)用在檢查與設(shè)備文件相關(guān)的文件描述符時使用select入口點(diǎn)。
3.設(shè)備注冊和初始化
設(shè)備的驅(qū)動程序在加載的時候首先需要調(diào)用入口函數(shù)init_module()，該函數(shù)最重要的一個工作就是向內(nèi)核注冊該設(shè)備，對于字符設(shè)備調(diào)用register_chrdev()完成注冊。register_chrdev 的定義為：int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, struct file_ operations *fops);其中，major是為設(shè)備驅(qū)動程序向系統(tǒng)申請的主設(shè)備號，如果為0，則系統(tǒng)為此驅(qū)動程序動態(tài)分配一個主設(shè)備號。name是設(shè)備名，fops是對各個調(diào)用的入口點(diǎn)說明。此函數(shù)返回0時表示成功；返回-EINVAL，表示申請的主設(shè)備號非法，主要原因是主設(shè)備號大于系統(tǒng)所允許的最大設(shè)備號；返回-EBUSY，表示所申請的主設(shè)備號正在被其他設(shè)備程序使用。如果動態(tài)分配主設(shè)備號成功，此函數(shù)將返回所分配 的主設(shè)備號。如果register_chrdev()操作成功，設(shè)備名就會出現(xiàn)在/proc/dvices文件中。
Linux在/dev目錄中為每個設(shè)備建立一個文件，用ls –l命令列出函數(shù)返回值，若小于0，則表示注冊失敗；返回0或者大于0的值表示注冊成功。注冊以后，Linux將設(shè)備名與主、次設(shè)備號聯(lián)系起來。當(dāng)有對此設(shè)備名的訪問時，Linux通過請求訪問的設(shè)備名得到主、次設(shè)備號，然后把此訪問分發(fā)到對應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動，設(shè)備驅(qū)動再根據(jù)次設(shè)備號調(diào)用不同的函數(shù)。
當(dāng)設(shè)備驅(qū)動模塊從Linux內(nèi)核中卸載，對應(yīng)的主設(shè)備號必須被釋放。字符設(shè)備在cleanup_ module()函數(shù)中調(diào)用unregister_chrdev()來完成設(shè)備的注銷。unregister_chrdev()的定義為：int unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name);包括設(shè)備注冊在內(nèi)，設(shè)備驅(qū)動的初始化函數(shù)主要完成的功能是有以下5項(xiàng)。（1）對驅(qū)動程序管理的硬件進(jìn)行必要的初始化。
對硬件寄存器進(jìn)行設(shè)置。比如，設(shè)置中斷掩碼，設(shè)置串口的工作方式、并口的數(shù)據(jù)方向等。
（2）初始化設(shè)備驅(qū)動相關(guān)的參數(shù)。
一般說來，每個設(shè)備都要定義一個設(shè)備變量，用以保存設(shè)備相關(guān)的參數(shù)。在這一步驟里對設(shè)備變量中的項(xiàng)進(jìn)行初始化。
（3）在內(nèi)核注冊設(shè)備。
調(diào)用register_chrdev()函數(shù)來注冊設(shè)備。（4）注冊中斷。
如果設(shè)備需要IRQ支持，則要使用request_irq()函數(shù)注冊中斷。（5）其他初始化工作。
初始化部分一般還負(fù)責(zé)給設(shè)備驅(qū)動程序申請包括內(nèi)存、時鐘、I/O端口等在內(nèi)的系統(tǒng)資源，這些資源也可以在open子程序或者其他地方申請。這些資源不用時，應(yīng)該釋放，以利于資源的共享。
若驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分，初始化函數(shù)則要按如下方式聲明： int __init chr_driver_init(void);其中__init是必不可少的，在系統(tǒng)啟動時會由內(nèi)核調(diào)用chr_driver_init，完成驅(qū)動程序的初始化。
當(dāng)驅(qū)動程序是以模塊的形式編寫時，則要按照如下方式聲明： int init_module(void)當(dāng)運(yùn)行后面介紹的insmod命令插入模塊時，會調(diào)用init_module函數(shù)完成初始化工作。
4.設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)過程
由于嵌入式設(shè)備由于硬件種類非常豐富，在默認(rèn)的內(nèi)核發(fā)布版中不一定包括所有驅(qū)動程序。所以進(jìn)行嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)，很大的工作量是為各種設(shè)備編寫驅(qū)動程序。除非系統(tǒng)不使用操作系統(tǒng)，程序直接操縱硬件。嵌入式Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)與普通Linux開發(fā)沒有區(qū)別。可以在硬件生產(chǎn)廠家或者Internet上尋找驅(qū)動程序，也可以根據(jù)相近的硬件驅(qū)動程序來改寫，這樣可以加快開發(fā)速度。實(shí)現(xiàn)一個嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動的大致流程如下。
（1）查看原理圖，理解設(shè)備的工作原理。一般嵌入式處理器的生產(chǎn)商提供參考電路，也可以根據(jù)需要自行設(shè)計。
（2）定義設(shè)備號。設(shè)備由一個主設(shè)備號和一個次設(shè)備號來標(biāo)識。主設(shè)備號惟一標(biāo)識了設(shè)備類型，即設(shè)備驅(qū)動程序類型，它是塊設(shè)備表或字符設(shè)備表中設(shè)備表項(xiàng)的索引。次設(shè)備號僅由設(shè)備驅(qū)動程序解釋，區(qū)分被一個設(shè)備驅(qū)動控制下的某個獨(dú)立的設(shè)備。
（3）實(shí)現(xiàn)初始化函數(shù)。在驅(qū)動程序中實(shí)現(xiàn)驅(qū)動的注冊和卸載。（4）設(shè)計所要實(shí)現(xiàn)的文件操作，定義file_operations結(jié)構(gòu)。（5）實(shí)現(xiàn)所需的文件操作調(diào)用，如read、write等。
（6）實(shí)現(xiàn)中斷服務(wù)，并用request_irq向內(nèi)核注冊，中斷并不是每個設(shè)備驅(qū)動所必需的。
（7）編譯該驅(qū)動程序到內(nèi)核中，或者用insmod命令加載模塊。（8）測試該設(shè)備，編寫應(yīng)用程序，對驅(qū)動程序進(jìn)行測試。
五、基本接口實(shí)驗(yàn)
在完成了基本實(shí)驗(yàn)后，我們開始著手基本接口實(shí)驗(yàn)。在這些實(shí)驗(yàn)中，我們學(xué)習(xí)如何編寫設(shè)備驅(qū)動程序，及如何用測試程序檢驗(yàn)驅(qū)動程序是否正確，并通過改寫測試程序正常地對驅(qū)動程序進(jìn)行相關(guān)操作。
1.實(shí)驗(yàn)十二 簡單設(shè)備驅(qū)動程序
本次實(shí)驗(yàn)的任務(wù)是編寫一個字符型設(shè)備驅(qū)動程序，并學(xué)習(xí)在應(yīng)用程序中調(diào)用驅(qū)動。考慮到我們初次接觸驅(qū)動程序的編寫，對此還十分陌生，因此指導(dǎo)書中提供了本次實(shí)驗(yàn)所要用到的程序源代碼。雖然這樣一個字符型設(shè)備驅(qū)動程序并沒有任何實(shí)際作用，但是它讓我們輕松掌握了嵌入式驅(qū)動的編寫過程，因?yàn)閺?fù)雜繁瑣的驅(qū)動，其骨架都是相同的。因此，看懂本實(shí)驗(yàn)的源代碼，學(xué)習(xí)并模仿其編寫方
法，對于后續(xù)實(shí)驗(yàn)有著非常重要的意義。
2.實(shí)驗(yàn)十三 CPU GPIO驅(qū)動程序設(shè)計
在本實(shí)驗(yàn)中，我們要編寫第一個針對實(shí)際硬件的驅(qū)動程序。我們知道，凡是操作系統(tǒng)控制外部設(shè)備，即使是最簡單的硬件電路，也是需要驅(qū)動的。本實(shí)驗(yàn)涉及的外部硬件只有電阻和發(fā)光二極管。我們使用自己編寫的驅(qū)動程序與應(yīng)用程序控制 GPIO96的電平，通過 LED 的亮滅來判斷，是否 CPU 做出了正確的響應(yīng)。
實(shí)驗(yàn)第一步是編寫 PXA270 GPIO 驅(qū)動程序。驅(qū)動的寫法參照實(shí)驗(yàn)十二，大體相同，主要區(qū)別如下：
//-------------------控制IO設(shè)備-----------------------switch(cmd){ case LED_ON : {GPCR3 |= 0x1;break;} 為1 case LED_OFF: {GPSR3 |= 0x1;break;} 為1
default :
{
//如果cmd=LED_OFF，那么GPSR3置//如果cmd=LED_ON，那么GPCR3置printk(“l(fā)cd control : no cmd run [--kernel--]n”);return(-EINVAL);} //-------------------驅(qū)動程序初始化--------------------------GPDR3 |= 0x00000001;//設(shè)置GPIO96輸出模式：開燈 GPSR3 |= 0x00000001;// 關(guān)燈
對Makefile中的目標(biāo)體和依賴文件也要做相應(yīng)的修改，此處省略。在測試程序中有這樣一段代碼： while(1){ ioctl(fd, LED_OFF);sleep(1);
// 休眠1秒
ioctl(fd,LED_ON);sleep(1);}
實(shí)驗(yàn)作業(yè)要求在目標(biāo)板上LED閃爍產(chǎn)生亮7秒，滅5秒的效果，很容易實(shí)現(xiàn)，只需將上面的代碼改為如下代碼即可：
while(1){ ioctl(fd, LED_OFF);sleep(5);
sleep(7);}
// 滅5秒 // 亮7秒 ioctl(fd,LED_ON);
3.實(shí)驗(yàn)十四
中斷實(shí)驗(yàn)
在理論課中，我們學(xué)習(xí)了許多中斷方面的知識，包括中斷向量、中斷優(yōu)先級、中斷過程等。在PXA270系統(tǒng)里，中斷控制器分外部設(shè)備和 PXA270X 處理器設(shè)備產(chǎn)生的兩個層次的中斷，前者是初級的中斷源，后者是次級中斷源，大量的次級中斷源通常被映射為一個初級中斷源。
在此實(shí)驗(yàn)中，我們要編寫一個中斷程序，利用目標(biāo)板上的按鍵SW2來產(chǎn)生中斷，使得當(dāng)每次按下此按鍵時，在超級終端上打印出響應(yīng)的信息。編寫中斷程序與前兩個實(shí)驗(yàn)的主要區(qū)別如下：
/*--------------------------初始化
request_irq申請硬件中斷，參數(shù)包括申請的硬件中斷號、設(shè)備id、中斷處理的
一些屬性(SA_INTERRUPT是快速處理程序，調(diào)用時屏蔽所有中斷)等
-----------------*/ ret = request_irq(SIMPLE_INT_IRQ, &SIMPLE_INT_interrupt, SA_INTERRUPT, “int_ctl”, NULL);//--------------------卸載，對應(yīng)request_irq釋放中斷---------------------free_irq(SIMPLE_INT_IRQ,NULL);通過此實(shí)驗(yàn)，我了解了硬件中斷管腳與中斷號的對應(yīng)關(guān)系，以及中斷號與中斷處理程序的對應(yīng)關(guān)系，對于今后編寫更為復(fù)雜的中斷程序打下基礎(chǔ)。
4.實(shí)驗(yàn)十五
數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)
在此實(shí)驗(yàn)中，我們要編寫針對 74LV164 的驅(qū)動程序，并用其串并轉(zhuǎn)換功能來控制八段LED數(shù)碼管的顯示。
在編寫驅(qū)動程序時，主要有以下需要注意的： // 按位寫入
void write_bit(int data){
{ } else
{GPCR2 |=(0x1 << 26);
GPCR2 |=(0x1 << 27);GPSR2 |=(0x1 << 26);if((data & 0x80)== 0x80)
}
GPSR2 |=(0x1 << 27);} // 按字節(jié)寫，一次寫8位
void write_byte(int data){ { } } int i;
write_bit(data << i);for(i=0;i<8;i++)
使用測試程序看到的測試結(jié)果是數(shù)碼管按0-9顯示輸出。實(shí)驗(yàn)作業(yè)要求在上述基礎(chǔ)上，分別實(shí)現(xiàn)一下兩個功能：
① 要求您再編寫一個測試程序，實(shí)現(xiàn) PXA270-EP 目標(biāo)板上的 LED 數(shù)碼管循環(huán)顯示的數(shù)字9-0。
② 要求您再編寫一個測試程序，實(shí)現(xiàn) PXA270-EP 目標(biāo)板上的 LED 數(shù)碼管循環(huán)顯示的數(shù)字02468。
由于在測試程序中定義了數(shù)組buf[10]分別存儲了0-9是個數(shù)，因此上述功能的實(shí)現(xiàn)方法是，分別對測試程序做如下修改：
原測試程序：
while(1){ { } } for(count=0;count<10;count++)
data[0] = buf[count];ret=write(fd,data,1);sleep(1);
實(shí)現(xiàn)功能①：
while(1){ { } } for(count=9;count>=0;count--)// 倒序顯示數(shù)字
data[0] = buf[count];ret=write(fd,data,1);sleep(1);
實(shí)現(xiàn)功能②：
while(1){ { } } for(count=0;count<9;count=count+2)// 更改顯數(shù)順序
data[0] = buf[count];ret=write(fd,data,1);sleep(1);
通過更改顯數(shù)的順序，很容易實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)作業(yè)里要求的功能。
5.實(shí)驗(yàn)十六 LED點(diǎn)陣驅(qū)動程序設(shè)計
通過本實(shí)驗(yàn)的操作，我們將 8X8 的點(diǎn)陣 LED 驅(qū)動起來并通過編寫測試程序，使其能夠按照您的意圖進(jìn)行顯示。要求您還編寫更多的測試程序
① 要求您再編寫一個測試程序，實(shí)現(xiàn)按橫的方向隔行順序掃描 LED 點(diǎn)陣數(shù)碼管。
② 要求您再編寫一個測試程序，實(shí)現(xiàn)按豎的方向順序掃描 LED 點(diǎn)陣數(shù)碼管。作業(yè)一，隔行掃描：
for(i=1;i<=8;i2++){
buf[0]=c;buf[1]=~r;// row for(j=1;j<=8;j++){
} r = 1;c = c<<1;write(fd,buf,2);printf(“buf[0],buf[1]: [%x,%x]n”,buf[0],buf[1]);usleep(200000);// sleep 0.2 second r=r<<1;buf[1]=~r;// column
作業(yè)二，豎向掃描：
for(i=1;i<=8;i++){
buf[0]=c;buf[1]=~r;// row for(j=1;j<=8;j++){
} r = 1;c = c<<1;write(fd,buf,2);printf(“buf[0],buf[1]: [%x,%x]n”,buf[0],buf[1]);usleep(200000);// sleep 0.2 second r=r<<1;buf[1]=~r;// column
6.實(shí)驗(yàn)十七 AD驅(qū)動實(shí)驗(yàn)
通過本實(shí)驗(yàn)的操作，我們將 AD 轉(zhuǎn)換器驅(qū)動起來并通過編寫測試程序，使其能夠?qū)⒛M信 號量按照我們的要求轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號量。為了更加清楚地理解 AD 轉(zhuǎn)換器的工作過程，請您再 編寫一個測試程序，將 UCB_ADC_INP_AD0 換成其他通道，來觀察其他 AD 通道情況。
主要代碼：
for(i=0;i<50;i++){ val0 = ioctl(fd,UCB_ADC_INP_AD1,0);usleep(100);val1 = ioctl(fd,UCB_ADC_INP_AD0,0);
usleep(100);val2 = ioctl(fd,UCB_ADC_INP_AD2,0);usleep(100);
7.實(shí)驗(yàn)十八 DA驅(qū)動實(shí)驗(yàn)
通過本實(shí)驗(yàn)的操作，我們使用示波器看到了通過 DA 轉(zhuǎn)換而輸出的波形。在此基礎(chǔ)上，要求試寫一個實(shí)現(xiàn)輸出三角波的測試程序。
主要代碼：
while(flag_func_run == FUNC_RUN){ print_prompt();// print select functions scanf(“%d”,&flag_select_func);// user input select getchar();// get ENTER
switch(flag_select_func){ case DA_SIN : {da_create_sin(fd);break;} case DA_FANG case FUNC_QUIT :
{ flag_func_run = FUNC_NOT_RUN;printf(“Quit DA function.byebyen”);break;} case DA_TRI :{da_create_tri(fd);break;} default : { printf(“input = %xn”,flag_select_func);printf(“statys = %xn”,flag_func_run);
: {da_create_fang(fd);break;} printf(“--please input your select use 1 to 4--n”);} }
六、實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及解決方法
每一次上課重新啟動后，當(dāng)需要將宿主PC機(jī)的根目錄掛在到PXA270-EP目標(biāo)板的mnt目錄下（即在超級終端中輸入命令“mount –o soft,timeo=100,rsize=1024 192.168.0.100:/ /mnt”）時，常顯示無法掛載。
解決方法：在超級終端下的掛載命令應(yīng)該用”mount –o nolock 192.168.0.100:/ /mnt”，如果依然不能掛載需要重啟NFS服務(wù)，即在PC機(jī)終端中輸入命令”service nfs restart”兩遍后就可以掛載，當(dāng)然有時候也可能是因?yàn)榫W(wǎng)線沒插好。
在每次重啟機(jī)器之后都需要將PC機(jī)終端的IP地址和開發(fā)板中的系統(tǒng)的IP地址設(shè)定正確，不然也無法掛載。
七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)及心得
本學(xué)期的所有實(shí)驗(yàn)均在宿主PC機(jī)與PXA270-EP目標(biāo)板上進(jìn)行。通過這些為數(shù)不多課時的實(shí)驗(yàn)，我逐步完成了建立實(shí)驗(yàn)軟件開發(fā)平臺，搭建實(shí)驗(yàn)編譯軟件環(huán)境，在PC上編輯、編譯一個應(yīng)用程序，并且在嵌入式系統(tǒng)上運(yùn)行和調(diào)試它的過程。在實(shí)驗(yàn)中，不難發(fā)現(xiàn)，編譯驅(qū)動程序大體框架都是一樣的，比如里面的讀函數(shù)、寫函數(shù)、ioctl函數(shù)、打開、關(guān)閉以及函數(shù)模塊的初始化并且在超級終端上顯示出等。但所不同的是，要根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求修改名稱，并且對其中必要的部分進(jìn)行修改。
除此之外，我認(rèn)為很多基礎(chǔ)知識對實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行也起著非常大的作用，例如數(shù)碼管的顯示原理。在掌握了基礎(chǔ)知識之后，上機(jī)的過程會顯得相對簡單，尤其是代碼框架已經(jīng)給出，我們所以需要做的就是根據(jù)需要稍作改動來得到我們想要的結(jié)果。
之后，我們又進(jìn)行了更加深入的應(yīng)用試驗(yàn)，如人機(jī)接口方面的鍵盤驅(qū)動實(shí)驗(yàn)、LCD控制實(shí)驗(yàn)和觸摸屏數(shù)據(jù)采集與控制實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用方面的多線程應(yīng)用實(shí)驗(yàn)等。由于涉及到嵌入式實(shí)驗(yàn)板的開發(fā)，我們在之前實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上自己動手編寫了程序，對算法和開發(fā)環(huán)境有了更深入的掌握，在自我與互相學(xué)習(xí)中解決了許多問題，受益匪淺。
整個實(shí)驗(yàn)讓我了解了一套完整的嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)的全過程，學(xué)到的內(nèi)容非常豐富，相信在學(xué)習(xí)了這些內(nèi)容后，在今后的學(xué)習(xí)工作中接觸到類似內(nèi)容，我不會感到無從下手，而是能夠有條不紊。
感謝老師的辛勤指導(dǎo)！
第五篇：鄺堅(jiān)_北郵嵌入式實(shí)驗(yàn)報告
嵌入式系統(tǒng)期末實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)要求
題目：支持消息驅(qū)動模式的實(shí)時軟件框架
目的：在充分理解嵌入式處理器特點(diǎn)、RTOS 及強(qiáng)實(shí)時嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上，構(gòu)建自己的實(shí)時系統(tǒng)軟件框架基本功能，并在其上自擬應(yīng)用（如部分模擬TCP 的C/S兩端通信流程），測試軟件框架的相關(guān)功能。
環(huán)境：VxWorks 的VxSim 仿真環(huán)境或2440(ARM920T)內(nèi)容： 必選功能：
1.消息驅(qū)動的Task 統(tǒng)一框架，包含統(tǒng)一消息格式定義及使用規(guī)范； 2.支持消息驅(qū)動模式的軟定時器的機(jī)制； 3.Task 啟動同步功能；
4.體現(xiàn)前次實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)的自定義內(nèi)存管理機(jī)制，最大限度降低外部碎片對系統(tǒng)可靠性的威脅。
可選功能（加分）：
其它有利于實(shí)時處理的有效機(jī)制，如：無信號量（互斥）支持的臨界資源訪問方式，zero copy 等；
二、實(shí)現(xiàn)的功能
1.消息驅(qū)動的Task 統(tǒng)一框架，包含統(tǒng)一消息格式定義及使用規(guī)范； STATUS Task(){ Initialization(MBox, Data Structure, Timer, etc.)Forever{ MsgReceive If(…){ …… }else if(…){ …… } ……
} } typedef struct _MESSAGE { int mType;
/* 消息類型 0:timer->client *1:client->server 2:server->client*/ int mSendId;/* 發(fā)送任務(wù)的MESSAGE ID */ int mRecvId;/* 接收任務(wù)的MESSAGE ID */ int mData;/* 消息中傳遞的數(shù)據(jù) */ }MESSAGE;2.支持消息驅(qū)動模式的軟定時器的機(jī)制；
/* timer(id)向客戶端消息隊(duì)列定時發(fā)送的定時器*/ STATUS timer(int id){ MESSAGE* txMsg;/* 用于從消息隊(duì)列中接收消息 */ int tick;/*創(chuàng)建一個定時，用于提醒發(fā)送者任務(wù)定時發(fā)送消息*/ tick=sysClkRateGet();semTake(semSynStart,WAIT_FOREVER);FOREVER {
taskDelay((int)(tick*DELAY_SECOND));txMsg =(MESSAGE*)memMalloc(MAX_MSG_LEN);txMsg->mType = 0;txMsg->mSendId = MID_TIMER(id);txMsg->mRecvId = MID_CLIENT(id);txMsg->mData = 0;printf(“tTimer%d send message to tClient%d!n”,id,id);if(msgQSend(msgQIdClient[id],(char*)&txMsg,MAX_MSG_LEN,WAIT_FOREVER,MSG_{ return(ERROR);} PRI_NORMAL)== ERROR)
} } 3.Task 啟動同步功能；
由manager()創(chuàng)建的任務(wù)優(yōu)先級最高，先創(chuàng)建timer()、server()、client()的任務(wù)，讓他們都在等待信號量semSynStart而被阻塞，最后創(chuàng)建manager()的任務(wù)，占據(jù)CPU，等待其他所有任務(wù)都被阻塞，解鎖所有等待信號量的任務(wù)，讓它們同時啟動。/* progStart()啟動實(shí)例程序*/ STATUS progStart(void){
int id;/* 用來區(qū)分不同的定時器或者客戶任務(wù) */ mallocPtr=&sysMalloc;mallocPtr->frontBlock = 0;return(OK);
initialPtr = initial();tidServer = tidManager = 0;for(id = 0;id < NUM_CLIENT;id++){ tidClient[id] = 0;} for(id = 0;id < NUM_TIMER;id++){
} /* 創(chuàng)建消息隊(duì)列 */ msgQIdServer = msgQCreate(MAX_MSGS, MAX_MSG_LEN, MSG_Q_FIFO|MSG_Q_EVENTSEND_ERR_NOTIFY);if(msgQIdServer == NULL){
} for(id = 0;id < NUM_CLIENT;id++){
} semSynStart = semBCreate(SEM_Q_FIFO | SEM_EVENTSEND_ERR_NOTIFY,SEM_EMPTY);semMalloc = semBCreate(SEM_Q_PRIORITY,SEM_FULL);semFree = semBCreate(SEM_Q_PRIORITY,SEM_FULL);/* 創(chuàng)建任務(wù) */ tidServer = taskSpawn(“tServer”, 220, 0, STACK_SIZE,(FUNCPTR)server,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0);for(id = 0;id < NUM_CLIENT;id++){
char tempName[20];sprintf(tempName, “tClient%d”, id);tidClient[id] = taskSpawn(tempName, 210, 0, STACK_SIZE, msgQIdClient[id] = msgQCreate(MAX_MSGS, MAX_MSG_LEN, if(msgQIdClient[id] == NULL){ return(ERROR);} MSG_Q_FIFO|MSG_Q_EVENTSEND_ERR_NOTIFY);return(ERROR);tidTimer[id] = 0;(FUNCPTR)client,id,0,0,0,0,0,0,0,0,0);} for(id = 0;id < NUM_TIMER;id++){
} tidManager = taskSpawn(“tMannager”, 200, 0, STACK_SIZE,(FUNCPTR)manager,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0);printf(“programe start!n”);return(OK);} /* manager()管理進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)task同步*/ STATUS manager(){ int id;while(taskIsSuspended(tidServer)|| taskIsReady(tidServer))
{ while(taskIsSuspended(tidClient[id])|| taskDelay(10);taskIsReady(tidClient[id]))
} for(id = 0;id < NUM_TIMER;id++){
} semFlush(semSynStart);return(OK);} /* server()處理來自各個客戶任務(wù)的消息*/ STATUS server(void){ …… while(taskIsSuspended(tidTimer[id])|| taskIsReady(tidTimer[id]))taskDelay(10);taskDelay(10);for(id = 0;id < NUM_CLIENT;id++)char tempName[20];sprintf(tempName, “tTimer%d”, id);tidTimer[id] = taskSpawn(tempName, 230, 0, STACK_SIZE,(FUNCPTR)timer,id,0,0,0,0,0,0,0,0,0);semTake(semSynStart,WAIT_FOREVER);FOREVER { } return(OK);} /* timer(id)向客戶端定時發(fā)送的定時器*/ STATUS timer(int id){ ……
semTake(semSynStart,WAIT_FOREVER);FOREVER { } /*client(id)向服務(wù)器任務(wù)發(fā)請求消息*/ STATUS client(int id){ ……
semTake(semSynStart,WAIT_FOREVER);FOREVER { } return(OK);} 4.體現(xiàn)前次實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)的自定義內(nèi)存管理機(jī)制，最大限度降低外部碎片對系統(tǒng)可靠性的威脅。
靜態(tài)內(nèi)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為單鏈表，采用頭插法，申請內(nèi)存時，修改firstavailable另其指向第二塊，將firstavailable指向的頭塊取出，回收內(nèi)存時，將回收的塊的frontBlock指向第一塊，修改firstavailable另其指向回收的塊，將回收的塊作為第一塊，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下所示： …… ……
} return(OK);…… poolpoolHeadnextfirstavailable blockHeadfrontBlockblockHeadfrontBlockblockHeadfrontBlockblockHeadpoolHeadfirstavailableblockHeadfrontBlockblockHeadfrontBlockblockHeadfrontBlockblockHead 靜態(tài)分配了含有32個16B塊的內(nèi)存池和含有16個256B塊的內(nèi)存池，如果申請的內(nèi)存大于256B，調(diào)用系統(tǒng)malloc。
/*initial()初始化內(nèi)存池*/ pool* initial(void){ int i;pool* mem;pool* poolPtr;poolHead* poolHeadPtr;blockHead* blockHeadPtr;
mem=(pool*)malloc(6000);/*分配6000B內(nèi)存作為內(nèi)存池*/
/*初始化pool*/ poolPtr =(pool*)mem;poolPtr->poolNum = 2;poolPtr->pool =(poolHead*)((char*)mem + sizeof(pool));/*pool指向申請內(nèi)存區(qū)尾*/
/*初始化pool 1 該內(nèi)存池分配大小為16B的內(nèi)存*/ poolHeadPtr =(poolHead*)((char*)mem + sizeof(pool));/*初始化內(nèi)存池的首地址*/ poolHeadPtr->available = 32;/*初始化可用塊數(shù)32*/ poolHeadPtr->blockSize = 16;/*塊大小16B*/ blockHeadPtr =(blockHead*)((char*)poolHeadPtr+sizeof(poolHead));初始化塊的首地址*/ poolHeadPtr->firstavailable = blockHeadPtr;/*初始化第一塊可用塊的地址*/ poolHeadPtr->next=(poolHead*)((char*)poolHeadPtr + sizeof(poolHeadPtr)
/*+ 32*(sizeof(blockHead)+16));/*next指向第二個內(nèi)存池 */
blockHeadPtr->poolId =1;blockHeadPtr->frontBlock = 0;
for(i=1;i<32;i++)/*將該內(nèi)存池劃分為32個容量16B的內(nèi)存塊*/ {
址*/ } /*初始化pool 2 該內(nèi)存池分配大小為256B的內(nèi)存*/ poolHeadPtr = poolHeadPtr->next;poolHeadPtr->available = 16;/*初始化可用塊數(shù)16*/ poolHeadPtr->blockSize = 256;/*塊大小256*/
blockHeadPtr =(blockHead*)((char*)poolHeadPtr+sizeof(poolHead));
poolHeadPtr->firstavailable = blockHeadPtr;poolHeadPtr->next = 0;
blockHeadPtr->poolId =2;blockHeadPtr->frontBlock = 0;
for(i=1;i<16;i++)/*將該內(nèi)存池劃分為16個容量256B的內(nèi)存塊*/ {
} return(pool*)mem;} blockHeadPtr=(blockHead*)((char*)blockHeadPtr + blockHeadPtr->poolId = 2;/* pool號為2，表示他是256B容量的*/ blockHeadPtr->frontBlock = poolHeadPtr->firstavailable;poolHeadPtr->firstavailable = blockHeadPtr;(sizeof(blockHead)+256));
blockHeadPtr=(blockHead*)((char*)blockHeadPtr + blockHeadPtr->poolId = 1;/* pool號為1，表示他是16B容量的*/ blockHeadPtr->frontBlock = poolHeadPtr->firstavailable;/* 當(dāng)前首poolHeadPtr->firstavailable = blockHeadPtr;/* 求下一首個可用塊地(sizeof(blockHead)+16));/*塊的首址移動16加結(jié)構(gòu)體的開銷長度*/ 個可用塊地址賦給frontBlock */
/*memMalloc()分配內(nèi)存*/ void* memMalloc(int Size){ void* mem;poolHead* poolHeadPtr;blockHead* blockHeadPtr;
semTake(semMalloc,WAIT_FOREVER);
poolHeadPtr = initialPtr->pool;
if((Size <= 16)&&(poolHeadPtr->available!= 0))/*長度小于16時，分配長度為16的內(nèi)存空間*/ {
blockHeadPtr = poolHeadPtr->firstavailable;/*首個可用塊地址賦給poolHeadPtr->firstavailable = blockHeadPtr->frontBlock;/*改變下poolHeadPtr->available--;/*可用塊數(shù)減一*/ semGive(semMalloc);分配塊的首地址*/ 一第一可用塊的地址*/
return(void*)((char*)blockHeadPtr + sizeof(blockHead));/*分配內(nèi)存時加入塊頭開銷*/ } else if((Size <= 256)&&((poolHeadPtr->next)->available!= 0))
{
} else
{ printf(“n[Warning] : Too large for blocks or the blocks are /*其他情況用系統(tǒng)的內(nèi)存分配函數(shù)malloc分配*/ blockHeadPtr =(poolHeadPtr->next)->firstavailable;(poolHeadPtr->next)->firstavailable = blockHeadPtr->frontBlock;(poolHeadPtr->next)->available--;semGive(semMalloc);return(void*)((char*)blockHeadPtr + sizeof(blockHead));/*長度大于16小于256時，分配長度為256的內(nèi)存空間*/ exhausted n”);
} } /*memFree()釋放內(nèi)存空間*/ void memFree(void* dataPtr){ char* mem=(char*)dataPtr;poolHead* poolHeadPtr;blockHead* blockHeadPtr;
semTake(semFree,WAIT_FOREVER);
poolHeadPtr = initialPtr->pool;/*恢復(fù)內(nèi)存池首址*/ blockHeadPtr =(blockHead*)((char*)memsizeof(blockHead));Timer0Timer1Timer9ClientMsgQ0ClientMsgQ1……ClientMsgQ9Client0Client1Client9ServerMsgQserver6.zero copy 消息隊(duì)列存儲的是指向消息的指針，從而實(shí)現(xiàn)了零拷貝。#define MAX_MSG_LEN sizeof(MESSAGE*)MESSAGE* rxMsg;/* 用于從消息隊(duì)列中接收消息 */ MESSAGE* txMsg;/* 用于向消息隊(duì)列中發(fā)送消息 */ msgQReceive(msgQIdServer,(char*)&rxMsg,MAX_MSG_LEN,WAIT_FOREVER)；
msgQSend(msgQIdClient[mSendId],(char*)&txMsg,MAX_MSG_LEN,WAIT_FOREVER,MSG_PRI_NORMAL)；
三、運(yùn)行結(jié)果
在shell中輸入progStart，觀察VxSim，輸入progStop結(jié)束。
四、心得
實(shí)驗(yàn)中遇到了各種各樣的問題，特別是代碼調(diào)試，對報錯的分析，定位錯誤，但是通過不懈努力，完成了本次實(shí)驗(yàn)，讓我對課堂上所講的內(nèi)容有了更深刻的認(rèn)識，對嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)有了更深的理解。
由于正值期末，考試任務(wù)繁重，時間緊迫，自身水平有限，難免會有疏漏，請老師指正。
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