基于FPGA 的UART 擴(kuò)展總線設(shè)計(jì)和應(yīng)用

3.2 設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

AT91ARM9200 上運(yùn)行的是Linux 操作系統(tǒng)，EP1K 作為一個(gè)外接設(shè)備正常運(yùn)行，就需 要相應(yīng)的linux 驅(qū)動(dòng)程序。我們將EP1K 的看作一個(gè)普通的字符設(shè)備，其關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)兩 個(gè)不同工作頻率的設(shè)備正確通信。而靜態(tài)存儲(chǔ)控制器 (SMC)提供的多等待狀態(tài)管理，只要 根據(jù)具體時(shí)序?qū)MC 片選寄存器進(jìn)行設(shè)置就可以了。此例中的SMC 同時(shí)還控制flash 存儲(chǔ) 器、LCD 液晶顯示器和其它外設(shè)，所以使用片選寄存器7，EP1K 的內(nèi)部工作頻率是6MHz， 為了使讀寫(xiě)同步，設(shè)置插入36 個(gè)等待周期。具體代碼如下：

其中at91_sys_write( )函數(shù)在include/arch/hardware.h 中，而且是在linux2.6 內(nèi)核中才出現(xiàn)的。

Linux 的字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)分為設(shè)備初始化函數(shù)和設(shè)備卸載函數(shù)，并由內(nèi)核宏module_init() 和module_exit()行進(jìn)管理。

設(shè)備初始化函數(shù)首先要做的事情就是獲取一個(gè)或多個(gè)設(shè)備編號(hào)。linux2.6 內(nèi)核中提供了 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分配。如果在已知所需設(shè)備編號(hào)情況下，靜態(tài)分配不失為一種較好的工作方式， 但是所選定的設(shè)備號(hào)若已分配給其它設(shè)備，就會(huì)造成沖突和麻煩。因此，建議采用動(dòng)態(tài)分配 方式獲取設(shè)備號(hào)。

同時(shí)使用 udev 在/dev/下動(dòng)態(tài)生成設(shè)備文件，這樣就避免使用命令或腳本創(chuàng)建設(shè)備文 件。管理類(lèi)和類(lèi)設(shè)備的相關(guān)內(nèi)核函數(shù)：

struct class * class_create (struct module * owner, const char * name);

void class_destroy (struct class * cls );

struct class_device* class_device_create(structclass * cls, struct

class_device* parent, dev_t devt, struct device * device, const char * fmt, ...);

void class_device_destroy (struct class * cls, dev_t devt);

注意，以上函數(shù)是2.6.13 開(kāi)始有的，在2.6.13 之前，應(yīng)當(dāng)使用class_simple 接口。

設(shè)備初始化函數(shù)隨后的工作是建立字符設(shè)備，并將與具體字符設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)注冊(cè) 的設(shè)備中，如字符設(shè)備的文件操作接口file_operations。還有就是調(diào)用at91_sys_write( )函數(shù) 完成靜態(tài)存儲(chǔ)控制器 (SMC)的寄存器配置和ioremap()函數(shù)完成設(shè)備地址到用戶內(nèi)存的映 射。設(shè)備卸載函數(shù)的工作就恰恰相反，它包括了管理類(lèi)，類(lèi)設(shè)備和字符設(shè)備的銷(xiāo)毀，映射內(nèi) 存和設(shè)備號(hào)的釋放。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文的設(shè)計(jì)應(yīng)用于一個(gè)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)，該系統(tǒng)由用戶電能表和抄表基站以及 GSM 模塊等部分組成。抄表基站的核心AT91ARM9200 處理器以靜態(tài)存儲(chǔ)控制器(SMC)與EP1K 相連，通過(guò)EP1K 實(shí)現(xiàn)的UART 擴(kuò)展總線設(shè)備對(duì)用戶電能計(jì)量表進(jìn)行管理，最后抄表數(shù)據(jù) 由GSM 模塊傳給遠(yuǎn)端主機(jī)。此設(shè)計(jì)采用以FPGA 為實(shí)現(xiàn)方式試整個(gè)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有靈活性，可以根據(jù)實(shí)際情況添加UART 模塊；2、有效的保證了系統(tǒng)的知識(shí)產(chǎn) 權(quán)；3、在EP1K 內(nèi)部還可以添加其他通信模塊，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。