天祥ARM视频TXA全部课件第四部分共四个部分.ppt

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1、天祥ARM视频TXA全部课件第四部分共四个部分 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 出品：天祥电子出品：天祥电子网址：网址：第十九讲第十九讲 Linux字符设备驱动字符设备驱动第十九讲第十九讲 Linux字符设备驱动字符设备驱动1.1.嵌入式设备驱动概述嵌入式设备驱动概述2.2.字符设备驱动框架字符设备驱动框架3.3.GPIOGPIO驱动程序设计实例驱动程序设计实例4.4.中断处理和同步机制中断处理和同步机制嵌入式设备驱动概述嵌入式设备驱动概述驱动程序

2、设计是嵌入式Linux开发中重要的一部分，也是比较困难的一部分需要熟悉Linux的内核机制、驱动程序与用户级应用程序的接口需要考虑系统对设备的并发操作需要非常熟悉所开发硬件的工作原理嵌入式设备驱动概述嵌入式设备驱动概述预备知识：预备知识：应用程序、库、内核、驱动程序的关系设备类型主设备号与从设备号设备文件驱动程序与应用程序的区别用户态与内核态Linux驱动程序功能嵌入式设备驱动概述嵌入式设备驱动概述应用程序、库、内核、驱动程序的关系应用程序、库、内核、驱动程序的关系应用程序调用应用程序函数库完成功能应用程序以文件形式访问各种资源应用程序函数库 部分函数直接完成功能 部分函数通过系统调用由内核完

3、成 内核处理系统调用，调用设备驱动程序 设备驱动直接与硬件通信嵌入式设备驱动概述嵌入式设备驱动概述设备类型设备类型字符设备字符设备 对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件I/O操作一般紧接着发生块设备块设备 块设备与之相反，它利用系统内存作为缓冲区网络设备网络设备 网络设备是一类特殊的设备，它不像字符设备或块设备那样通过对应的设备文件节点访问，也不能直接通过read或write进行数据访问请求主设备号和从设备号主设备号和从设备号 在设备管理中，除了设备类型外，内核还需要一对被称为主从设备号的参数，才能唯一标识一个设备 主设备号相同的设备使用相同的驱动程序 从设备号用于区分具体设备的实例 cat

4、/proc/devices可以查看系统中所有设备对应的主设备号设备文件设备文件 设备类型、主从设备号是内核与设备驱动程序通信时使用的 应用程序使用设备文件节点访问对应设备 每个主从设备号确定的设备都对应一个文件节点 每个设备文件都有其文件属性（c或者b）每个设备文件都有2个设备号（主，从）设备文件的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致 系统调用是内核与应用程序之间的接口 设备驱动程序是内核与硬件之间的接口驱动程序与应用程序的区别驱动程序与应用程序的区别 应用程序以main开始 驱动程序没有main，它以一个模块初始化函数作为入口 应用程序从头到尾执行一个任务 驱动程序完成初始化

5、之后不再运行，等待系统调用 应用程序可以使用GLIBC等标准C函数库 驱动程序不能使用标准C库用户态与内核态用户态与内核态 驱动程序是内核的一部分，工作在内核态应用程序工作在用户态数据空间访问问题 无法通过指针直接将二者的数据地址进行传递 系统提供一系列函数帮助完成数据空间转换 copy_from_user copy_to_userLinux驱动程序功能驱动程序功能对设备初始化和释放把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据检测和处理设备出现的错误Linux字符设备驱动框架字符设备驱动框架file_operations结构体规定了驱动程序向应

6、用程序提供的操作接口实现函数：open 当应用程序打开设备时对设备进行初始化release 关闭设备时处理关闭操作read 从硬件读取数据并交给应用程序write 从应用程序接收数据送到硬件ioctl 为应用程序提供对硬件行为的控制Linux字符设备驱动框架字符设备驱动框架驱动初始化：驱动初始化：Linux在加载内核模块时会调用初始化函数static int _int XXXX_init(void)使用register_chrdev向内核注册驱动程序驱动退出：驱动退出：Linux在卸载内核模块时会调用退出函数static void _exit XXXX_exit(void)使用unregist

7、er_chrdev从内核中卸载驱动程序Linux字符设备驱动框架字符设备驱动框架将驱动程序模块注册到内核将驱动程序模块注册到内核 内核需要知道模块的初始化函数和退出函数，才能将模块放入自己的管理队列中 module_init(XXXX_init)向内核声明当前模块的初始化函数 module_exit(XXXX_exit)向内核声明当前模块的退出函数中断处理中断处理申请中断：request_irq()释放中断：free_irq()禁止单个中断：disable_irq()允许单个中断：enable_irq()禁止所有中断：local_irq_disable()允许所有中断：local_irq_en

8、able()同步机制同步机制 当多个进程、线程同时访问一个资源时，可能导致错误。内核需要提供并发控制机制，对公共资源的访问进行同步控制，确保共享资源的安全访问。Linux同步机制：自旋锁（spinlock），信号量（semaphore），读写锁（rwlock），顺序锁（seqlock），RCU（Read-Copy Update）第八部分第八部分 嵌入式驱动开发嵌入式驱动开发TX-2440A 嵌入式视频教程嵌入式视频教程 出品：天祥出品：天祥电子子网址：网址：第二十讲第二十讲 其他类型设备驱动其他类型设备驱动1.1.块设备驱动块设备驱动2.2.网络设备驱动网络设备驱动3.3.Framebuffe

9、r Framebuffer驱动驱动4.4.音频设备驱动音频设备驱动第二十讲第二十讲 其他类型设备驱动其他类型设备驱动块设备块设备 数据传输以块为单位（扇区）块设备与文件系统息息相关 块设备与字符设备仅在内核内部管理时二者有差异，内核/驱动之间的接口上有差异，为用户提供的操作方法和方式是相同的常见的块设备常见的块设备SD卡、硬盘、Flash块设备块设备注册块设备 registerblkdev()注销块设备 unregister_blkdev()块设备驱动数据结构：struct block_device_operations块设备块设备 在linux系统中，提供了MTD（Memory Techno

10、logy Device，内存技术设备）系统来建立Flash针对linux的统一、抽象的接口 引入MTD后，linux系统中的Flash设备驱动及接口可分为4层:设备节点 MTD设备层 MTD原始设备层 硬件驱动层MTD MTD 驱动分析驱动分析MTD MTD 驱动分析驱动分析网络设备驱动网络设备驱动Linux网络设备驱动层次结构为：网络协议接口层 网络设备接口层 设备驱动功能层 网络设备与媒介层网络设备驱动网络设备驱动网络设备驱动网络设备驱动int register_netdev(struct net_device*dev)void unregister_netdev(struct net_d

11、evice*dev)net_device结构体存储了一个网络接口的重要信息，是网络驱动的核心 Linux网络各层之间的数据传送都是通过sk_buff进行的 sk_buff是Linux TCP/IP协议栈中用于管理数据缓冲的结构，它在数据包的发送和接收中起着重要作用FramebufferFramebuffer驱动驱动FrameBufferFrameBuffer帧缓冲帧缓冲 Linux抽象出FrameBuffer这个设备来供用户态进程实现直接写屏。Framebuffer机制模仿显卡的功能，将显卡硬件结构抽象掉，可以通过Framebuffer的读写直接对显存进行操作。用户可以将Framebuffer

12、看成是显示内存的一个映像，将其映射到进程地址空间之后，就可以直接进行读写操作，而写操作可以立即反应在屏幕上。音频设备驱动音频设备驱动音频设备本质上是一种字符型设备Linux内核中包含两大音频体系：OSS和ALSAALSAAdvanced Linux Sound Architecture 高级linux声音体系。OSSOpen Sound System音频设备驱动音频设备驱动 I2S(InterIC Sound)总线是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准，该总线专责于音频设备之间的数据传输，广泛应用于各种多媒体系统 S3C2440内置一个IIS总线控制器，该控制器实现了

13、到一个外部8/16位立体声Audio Codec IC的接口 支持IIS数据格式和左对齐数据格式 此控制器包含FIFO，支持DMA传输模式音频设备驱动音频设备驱动 UDA1341是Philips公司生产的一款音频芯片，提供标准的IIS接口，可直接和S3C2440的IIS引脚连接提供L3接口作为控制接口提供麦克风和扬声器接口提供线性数字音量调节提供重低音增强处理功能支持16b、18b、20b数据输入音频设备驱动音频设备驱动L3L3接口接口 用来对声音处理单元进行编程或系统特性包含三根信号/数据线：L3DATA：串行数据传输线 L3MODE：地址/数据模式选择线 L3CLK：串行时钟信号线第九部分

14、第九部分 QTQT图形界面开发图形界面开发TX-2440A 嵌入式视频教程嵌入式视频教程 出品：天祥出品：天祥电子子网址：网址：第二十一讲第二十一讲 QT及及Qtopia介绍介绍1.1.嵌入式嵌入式GUIGUI简介简介2.2.QTQT概述概述3.3.QT/X11 QT/X11的安装的安装4.4.QtopiaQtopia简介简介第二十一讲第二十一讲 QT及及Qtopia介绍介绍GUI（Graphic User Interface）UNIX环境下的图形窗口标准为：X Windows System X Server Graphic Library Toolkits Window Manger I18

15、NLinux的的GUI架构架构X Server Client/Server架构，X Client就是我们在X上执行的软件，X Server则是负责显示、传递使用者输入事件（包括键盘鼠标的输入）Graphic Library（底层绘图函数库）（底层绘图函数库）实现画点、画线、画圆、上色等高阶函数Toolkits 将构成窗口的抽象组件（Widget）抽离出来，重新定义一个更高阶的函数库。如QT，GTK+Linux的的GUI架构架构Window Manger 负责不同窗口间的沟通、协调（如窗口的切换、放大、缩小等）桌面环境桌面环境 提供一整套图形界面下使用的程序，如应用程序，办公软件，浏览器，文件管

16、理器等I18N（Internationalization）解决国际化问题Linux的的GUI架构架构 Qtopia Core（Qt/Embedded）MiniGUI MicroWindows Tiny-X嵌入式嵌入式GUIGUI MiniGUI是一种面向嵌入式系统的图形用户界面支持系统,是国内做的较好的自由软件之一.跨操作系统支持 多汉字输入法支持 轻型、占用资源少 高性能、高可靠性 可配置性MiniGUIMiniGUI MicroWindows(2005年更名为Nano-X Window)是一个基于客户/服务器体系结构的GUI系统.其主要特色是提供了类似X Window的客户/服务器体系结构

17、并提供了相对完善的图形功能.MicroWindowsMicroWindows MicroWindows作为X Window的替代品,可以使用更少的存储空间(100KB-600KB)和RAM提供与X Window相似的功能 MicroWindows可移植性好,基本上用C语言实现,只有某些关键代码使用了汇编以提高速度.MicroWindowsMicroWindowsTiny-X Tiny-X实际上是XFree86 Project的一部分,由SuSE公司赞助,XFree86 Project核心团队的Keith Packard开发.Tiny-X的目标是可以在小内存或几乎无内存的情况下良好运行.QTQT

18、概述概述QT的版本和历史的版本和历史 Qt是Trolltech公司最早也是最有名的产品，它最初是作为一个跨平台(Win32、Mac、Unix）的C+GUI库开发的，但随着它的发展，其中增加了一系列与GUI无关的库，如Thread、Socket、XML等等，现在Qt已经成为了一个通用的C+跨平台类库。Qt的版本号分为三部分，例如4.5.3。大版本号之间会有很大的不同，通常类库的结构会进行很大的调整，因此在大版本号发生变化时，新的Qt库无法与原来的程序保持源码级兼容。中间版本号的变化通常会引入新的类库和组件，但现有类库的结构一般不会改变。小版本号的变化通常是错误修正，一般会保证二进制兼容。QTQT

19、概述概述 Qt的授权分为两条路线，商业版本和开源版本。如果使用商业版的Qt，那么开发出的程序可以是私有的和商业的。如果使用的是开源版的Qt，由于其使用的是GPL协议，那么可发出的程序也必须遵循GPL协议。QTQT概述概述Qt是一个全面的C+应用程序开发框架。Qt包含一个类库和用于跨平台开发及国际化的工具。Qt类库 Qt Designer Qt Linguist Qt AssistantQTQT概述概述 Qt类库 是一个拥有超过400个C+类，同时不断扩展的库。它封装了用于端到端应用程序开发所需要的所有基础结构。同时还集成数据库，网络，XML，国际化，OpenGL等等。Qt Designer 是

20、一个功能强大的GUI布局与窗体构造器，能够快速开发高性能的用户界面。Qt Linguist Qt语言家，Qt的国际化工具。Qt Assistant Qt助手，Qt的帮助文档。QTQT概述概述Qt可用于下列平台:Qt/Windows Qt/Mac Qt/X11 Qtopia CoreQTQT概述概述 Qt针对不同操作系统发布的不同版本,它们所定义的提供给应用程序开发人员的API其实是相同的,在应用程序开发人员看来,他们不必关心当前的操作系统是哪一种,只需要调用同一套API来实现他们的应用即可.用Qt/X11开发的应用程序只需要在Windows下重新用Qt/Windows版本编译,即可顺利运行于W

21、indows系统中,这种优良的跨平台性使跨平台的应用开发显得非常方便.QTQT概述概述QTQT概述概述QtopiaQtopia CoreCore Qtopia Core是Trolltech公司在Qt/Embedded的基础上,于2006年1月推出的一款基于嵌入式Linux的嵌入式产品开发平台。Qtopia Core采用与桌面版本同样的一套API,但在其内部实现上作了很多调整和优化来适应嵌入式平台的限制。QtopiaQtopia CoreCoreQtopiaQtopia CoreCore Qtopia Core与Qt/X11最大的区别在于Qtopia Core不依赖于X Server或者Xlib

22、，而是直接访问帧缓存(Frame Buffer)，只需要一个Qtopia Core的动态链接库就足以替代X Server、Xlib库和其他嵌入式解决方案的图形工具包，这样做的好处是减少了内存消耗。Frame BufferFrame Buffer Frame Buffer是一种对图形硬件设备的抽象,是linux的标准显示设备驱动接口。它将显示设备抽象为帧缓冲区,应用程序可以通过一组定义好的接口来操作显示设备,从而将底层的硬件细节隐藏起来。默认情况下,应用程序使用/dev/fb0作为Frame Buffer设备.QtopiaQtopia Qtopia最初是构建于Qt/Embedded之上的类似桌面

23、系统的应用环境,包括了PDA和手机等掌上系统的常见功能如电话簿、图像浏览、Media播放器、日程表等。从4.1版本开始，Qt/Embedded并入了Qtopia，改称为Qtopia Core，作为嵌入式版本的核心，并在此基础上开发了面向于手机、PDA等的版本，称为Qtopia Phone Edition和Qtopia PDA Edition等。第九部分第九部分 QTQT图形界面开发图形界面开发TX-2440A 嵌入式视频教程嵌入式视频教程1.1.移植移植tslibtslib（触摸屏校正）（触摸屏校正）2.2.Qt/E-4.5.3Qt/E-4.5.3在在ARMARM上的移植上的移植3.3.Qto

24、pa4.2.4 Qtopa4.2.4手机平台在手机平台在ARMARM上的移植上的移植第二十二讲第二十二讲 QT在在ARM平台的移植平台的移植什么是什么是tslib？tslib是一个开源的触摸屏支持库,它是handhelds.org上开发的,作者是Russul King,Douglas Lowder和Chris Larson。它给上层的应用程序,为不同的触摸屏提供了一个统一的接口。它提供诸如滤波、去抖、校准之类的功能。Tslib1.4的配置的配置TSLIB_CONSOLEDEVICE 控制台设备文件名 noneTSLIB_FBDEVICE framebuffer设备文件名TSLIB_TSDEVI

25、CE 触摸屏设备文件名TSLIB_CALIBFILE 触屏校正信息保存文件TSLIB_CONFFILE tslib配置文件TSLIB_PLUGINDIR tslib需要加载模块所在目录安装安装Qt/E-4.5.3 for ARM#./configure-embedded arm-xplatform qws/linux-arm-g+-no-mouse-linuxtp-qt-mouse-tslib-I/usr/local/tslib/include-L/usr/local/tslib/lib#make#make installexport QTLIB=/usr/lib export TSLIB_R

26、OOT=/usr/local/tslib export TSLIB_TSDEVICE=/dev/event0 export TSLIB_CALIBFILE=/etc/pointercal export TSLIB_CONFILE=$TSLIB_ROOT/etc/ts.conf export TSLIB_PLUGINDIR=$TSLIB_ROOT/lib/ts export TSLIB_CONSOLEDEVICE=none export TSLIB_FBDEVICE=/dev/fb0 exportLD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$TSLIB_ROOT/lib:$

27、QTLIB export QWS_SIZE=320 x240 export QWS_MOUSE_PROTO=Tslib:/dev/event0 export QWS_DISPLAY=LinuxFb:mmWidth35:mmHeight45:0“设置环境变量设置环境变量什么是QWS Client和QWS Server?QT Embedded也是一种C/S结构，需要有一个QT application做QWS Server，程序启动时带有-qws参数的就是QWS Server，不带这个参数就是QWS Client。因此任何一个基于QT的application都可以做QWS Server。当然QWS

28、Server一定先于QWS Client启动，否则QWS Client将启动失败。在实际应用中，会指定某个特殊的application做QWS Server，这个application一般还会管理一些其它的系统资源。QWS第九部分第九部分 QTQT图形界面开发图形界面开发TX-2440A 嵌入式视频教程嵌入式视频教程 出品：天祥出品：天祥电子子网址：网址：第二十三讲第二十三讲 Qt应用程序的开发应用程序的开发 1.1.QtQt编程入门，使用编程入门，使用QtQt助手助手2.2.元对象编译器介绍元对象编译器介绍3.3.信号和槽机制信号和槽机制4.4.QtQt应用开发实例应用开发实例第二十三讲第二

29、十三讲 Qt应用程序的开发应用程序的开发 Qt编程入门编程入门使用QT助手#assistant参考资料：24小时学通QT编程编译QT程序#qmake project#qmake#make元对象编译器元对象编译器元对象编译器元对象编译器Meta-Object Compiler（MOC）用来处理QT 的C+扩展，moc 分析C+源文件，如果它发现在一个头文件中包含Q_OBJECT 宏定义，然后动态的生成另外一个C+源文件，这个新的源文件包含 Q_OBJECT 的实现代码，这个新的 C+源文件也会被编译、链接到这个类的二进制代码中去，因为它也是这个类的完整的一部分。通常，这个新的C+源文件会在以前的

30、C+源文件名前面加上moc_ 作为新文件的文件名。Qt程序的编译过程程序的编译过程g+-c o myqt.o myqt.cppmoc myqt.h o moc_myqt.cppg+-c o moc_myqt.o moc_myqt.cppg+-o myqt myqt.o moc_myqt.o lqt信号和槽机制信号和槽机制signals:void mySignal();public slots:void mySlot();connect(sender,SIGNAL(signal),receiver,SLOT(slot);信号和槽机制信号和槽机制 一个信号可以连接到多个槽 多个信号可以连接到同一个

31、槽 一个信号可以和另一个信号相连 连接可以被删除disconnect 信号和槽函数必须有着相同的参数类型及顺序 第第2424讲 智能网智能网络家居系家居系统项目目1.1.项目演示目演示2.2.搭建系搭建系统3.3.核心技核心技术-CGI-CGI编程原理程原理4.4.代代码分析分析5.5.完善功能完善功能CGICGI简介介 CGI是:“公共网关接口”(Common Gateway Interface)的简称 是Web服务器和主机应用程序之间进行信息交换的一种接口标准或规范。通过CGI，Web服务器可以激活一个应用程序，同时将用户提交的数据传递给这个程序，随后，又可将该程序的响应（输出）返回给浏览

32、器。CGI CGI 编程原理程原理CGI处理步骤：1.通过Internet把用户请求送到服务器2.服务器接收用户请求并交给CGI程序处理3.CGI程序把处理结果传送给服务器4.服务器把结果送回到用户CGI程序的输出：CGI程序中的标准输出是经过重定向了的。CGI程序并不会在服务器上产生任何的输出内容，而是被重定向到客户浏览器。这样，如果编写一个C的CGI程序的时候，把一个HTML文档输出到它的stdout上，这个HTML文档会被在客户端的浏览器中显示出来。这也是CGI程序的一个基本原理。CGI CGI 编程原理程原理CGI程序第一行输出的内容必须是：Content-Type:text/html

33、 这个输出作为HTML的文件头。因为CGI不仅可以像浏览器输出HTML文本，而且可以输出图像，声音之类的东西,http服务器向远程发送文件时要说明文件类型。CGI CGI 编程原理程原理两个重要的CGI环境变量：QUERY-STRING：GET方法表单输入的数据，URL中间号后的内容。CONTENT-LENGTH：POST方法输入的数据的字节数。CGI CGI 编程原理程原理(1)GET(1)GET方法方法 使用该方法时，Web服务器将用户提交的数据存入环境变量QUERY_STRING中，而CGI程序则需从该环境变量中获取所需的数据。当传输的数据不太长（小于1024个字符）时，可采用GET方法

34、。采用GET方法时，数据是附在URL之后传送的，如：http:/ 服务器处理该请求时，将激活由URL所指明的CGI程序而将“?”之后的数据信息存入环境变量QUERY_STRING之中CGI CGI 编程原理程原理(2)POST(2)POST方法方法 使用该方法时，Web服务器通过标准输入STDIN向CGI程序传递数据，而CGI程序则需通过标准输入STDIN实际读取数据。数据的长度在环境变量CONTENT_LENGTH中指明。当传输的数据较长时，应采用POST方法。Web服务器通过STDIN向CGI程序传递数据时，往往不在最后使用EOF结束标记，为了正确读取数据，CGI程序须使用CONTENT_LENGTH的值。无论是采用GET方法还是采用POST方法，CGI程序均通过标准输出STDOUT返回结果信息。CGI CGI 编程原理程原理