硬件设备只是一个设备文件,应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分,它实现以下功能:
①对设备初始化和释放。
②把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据。
③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。
④检测和处理设备出现的错误。
可以把设备驱动作为内核的一部分直接编译到内核中(即静态编译),也可以单独作为一个模块编译,在需要的时候动态地插入到内核中,在不需要的时候可把它从内核中删除(即动态链接)。
目前Linux支持的设备驱动可以分为3种:字符设备(character device)、块设备(block device)、网络接口设备(network device)。当然它们之间也并不是严格地加以区分。字符设备是所有能够像字节流一样被访问的设备(如文件等),在Linux中通过字符设备驱动程序来实现。在Linux中它们也被映射为文件系统的1个节点,通常在/dev目录下。字符设备驱动程序一般要包含open、close、read、write等几个系统调用。
本文为开发字符设备驱动实例,对于其他两类不再赘述。
1 Linux关于字符设备的管理
驱动程序在Linux内核中往往是以模块形式出现的。与应用程序的执行过程不同,模块通常只是预先向内核注册自己,当内核需要时响应请求。模块中包含2个重要的函数init_module和cleanup_module。前者是模块的入口,它为模块调用做好准备工作,而后者是在模块即将卸载时被调用,做一些清扫工作。
驱动程序模块通过函数int register_chrdev(unsignedint major,const char*name,struct file_operations*fops)来完成向内核注册。其中unsigned int major为主设备号,const char*name为设备名,struct file_operations*fops为驱动设备管理中重要的结构指针,此结构中每个字段都必须指向驱动程序中实现特定操作的操作函数。
2 FYD12864-0402B液晶模块简介
FYD12864-0402B是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式,内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块,低电压,低功耗。其显示分辨率为128×64,内置8 192个16×16点阵的汉字,以及128个16×8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令,可构成全中文人机交互图形界面,可以显示8×4行16×16点阵的汉字。也可完成图形显示。FYD12864-0402B液晶模块框图如图1所示,其中ST7920为液晶显示控制芯片,ST7921为液晶显示驱动芯片。
FYD12864-0402B控制器接口信号说明如下:
①RS、R/W的配合选择决定控制界面的4种模式,如表1所列。
②E信号如表2所列。
3 LCD读写原理
FYD12864-0402B每屏可显示4行8列共32个16×16点阵的汉字,每个显示RAM可显示1个中文字符或2个16×8点阵全高ASCII码字符,即每屏最多可显示32个中文字符或64个ASCII码字符。FYD12864-0402B内部提供128×2字节的字符显示RAM缓冲区(DDRAM)。字符显示是通过将字符显示编码写入该字符显示RAM实现的。根据写入内容的不同,可分别在液晶屏上显示CGROM(中文字库)、HCGROM(ASCII码字库)及CGRAM(自定义字形)的内容。3种不同字符/字型的选择编码范围为:0000~0006H(其代码分别是0000、0002、0004、0006,共4个)显示自定义字型,02H~7FH显示半宽ASCII码字符,A1A0H~F7FFH显示8 192种GB2312中文字库字形。字符显示RAM在液晶模块中的地址80H~9FH。字符显示的RAM的地址与32个字符显示区域有着一一对应的关系。
4 部分代码解析
5 编写Makefile和用户级测试程序
下面2行宏变量定义使用armv41-unknown-linux-gcc编译器编译驱动,默认使用gcc编译器、X86 PC平台。
结 语
对Linux设备驱动程序作了详细的介绍,在实际开发板AT91RM9200上加入FYD12864-0402B驱动模块,该液晶驱动采用通用化接口和调用方法,对开发Linux其他设备驱动程序具有很好的指导意义。(单片机与嵌入式系统应用