面向嵌入式視頻處理平臺的Linux移植

　　5設備驅動程序開發(fā)

　　5.1 Linux設備驅動程序開發(fā)步驟

　　Linux系統(tǒng)設備分為字符設備、塊設備和網(wǎng)絡設備3種。其設備驅動的開發(fā)主要包括：

　　a)在驅動程序源文件中定義file_opera-tions結構，并編寫出設備需要的各個操作函數(shù)，對于設備不需要的操作函數(shù)用NULL初始化，這些操作函數(shù)將被注冊到內核中。

　　b)定義一個初始化函數(shù)，在Linux初始化時會調用此函數(shù)。此函數(shù)包含：初始化驅動程序要用到的硬件寄存器；初始化與設備相關的參數(shù)；注冊設備；注冊設備使用的中斷和函數(shù)；其他一些初始化工作。

　　c)對于驅動程序的使用，可以進行靜態(tài)編譯，也可以進行動態(tài)編譯。靜態(tài)編譯是指將設備驅動程序添加到內核中，動態(tài)編譯是指將設備驅動程序編譯成驅動模塊。

　　本嵌入式系統(tǒng)主要用于視頻處理，涉及到的外設主要是顯示設備和輸入設備。這里采用的顯示設備是LCD，而輸入設備是通過USB接口與系統(tǒng)相連的。

　　5.2 LCD顯示驅動程序開發(fā)

　　LCD的設備驅動程序屬于字符設備的驅動，應按照字符設備的規(guī)則編寫。在Linux下進行LCD顯示用Framebuffer技術，這是提取圖形的設備，是用戶進入圖形界面很好的接口。Linux內核根據(jù)硬件描述抽象出Framebuffer設備，供用戶態(tài)的進程直接進行寫屏?？梢詫?Framebuffer看成是顯示內存的一個映像，將其映射到進程地址空間之后，就可以直接進行讀寫操作，寫操作立即反應在屏幕上。 Framebuffer的設備文件一般存放在／dev這個目錄下，對此設備文件進行操作即可實現(xiàn)圖像的顯示。

　　LCD顯示驅動程序主要包括：

　　a)LCD驅動的文件結構：包括打開設備文件、設備文件其它操作、關閉設備文件等；

　　b)LCD的打開：LCD設備以讀寫的方式打開；

　　c)LCD設備的硬件初始化：包括注冊LCD設備、卸載LCD設備等；

　　d)LCD相關結構的設置：以獲取顯存起始地址、分別率、色深等；

　　e)映射內存區(qū)的操作：包括初始化顯存清零等，將攝像頭采集到的圖像數(shù)據(jù)讀至顯存處，以顯示圖像；

　　f)LCD控制輸出：包括得到命令、畫水平線、畫垂直線、畫圓等；

　　g)LCD的關閉。

　　將上面的內容用程序實現(xiàn)，進行動態(tài)編譯。通過后，將LCD驅動模塊進行移植加載，一個完整的LCD驅動就開發(fā)完畢了。

　　5.3 USB驅動程序開發(fā)

　　與LCD設備不同，USB既不屬于字符設備，也不屬于塊設備，而是一個新的設備類別，設計框架和流程如下：首先，提供一個“.o”的驅動模塊文件，且在一開始就加載運行。USB驅動就會根據(jù)其類型向系統(tǒng)注冊。注冊成功后，系統(tǒng)會反饋一個主設備號，這個主設備號就是其唯一標識。USB驅動就是根據(jù)主設備號創(chuàng)建一個放置在／dev目錄下的設備文件。要訪問此硬件，可用open、read和write等命令訪問相應的設備文件，驅動就會接收到相應的 read或write函數(shù)，根據(jù)模塊中相對應的函數(shù)進行操作。驅動流程見圖6。

　　USB驅動的具體設計過程如下：

　　a)USB驅動的注冊。USB驅動程序在注冊時會發(fā)送一個命令給函數(shù)register_chrdev，通常在驅動程序的初始化函數(shù)中。當USB 設備插入時，為了使linux-hotplug(Linux中USB等設備熱插拔支持)系統(tǒng)自動裝載驅動程序，需創(chuàng)建 MODULE_DEVICE_TABLE，在此過程中需將USB的主設備號傳遞給相應的函數(shù)。

　　b)USB設備的打開。打開設備是通過調用file_operations結構中的函數(shù)open()來完成的。其主要完成的任務是：檢查設備相關錯誤，如果是第一次打開，則初始化硬件設備；識別次設備號；使用計數(shù)增1。

　　c)USB設備的釋放。釋放設備是通過調用file_operations結構中的函數(shù)release()來完成的。它的作用正好與open()相反，通常要完成這樣的工作：使用計數(shù)減1，如果使用計算為0，則關閉設備。

　　d)USB設備的控制信息與數(shù)據(jù)讀寫。USB設備驅動程序可以通過文件操作結構中的函數(shù)向應用程序提供對硬件進行控制的接口，同時讀寫操作也要通過此函數(shù)來完成。

　　e)USB驅動的注銷。當從系統(tǒng)卸載驅動程序時，需要注銷USB設備，這樣必須編寫一個注銷函數(shù)unregister_chrdev。

　　6結束語

　　本文基于TMS320DM*6平臺實現(xiàn)了Linux移植，包括創(chuàng)建交叉編譯環(huán)境、BootLoader的設計、Linux內核移植以及LCD、 USB設備驅動程序開發(fā)，為實時視頻處理應用開發(fā)創(chuàng)建了一個良好的嵌入式平臺，在此平臺上可進一步進行應用程序、GUI及視頻處理算法開發(fā)與測試。