基于WinCE的II2C驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

引言

　　隨著以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和軟件技術(shù)為核心的信息技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，極大地推動(dòng)了行業(yè)的滲透性應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)是“以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”，由嵌入式硬件和嵌入式軟件兩部分組成。嵌入式軟件包括嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用軟件。Microsoft的桌面操作系統(tǒng)已經(jīng)為人們熟悉和使用，嵌入式的操作系統(tǒng) Windows CE.net也日益風(fēng)行。Windows CE.net是Microsoft推出的功能強(qiáng)大的緊湊、高效、可伸縮的32位嵌入式操作系統(tǒng)，主要面對各種各樣的嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品。該系統(tǒng)所具有的多線程、多任務(wù)、完全搶占式的特點(diǎn)是專為各種具有嚴(yán)格資源限制的硬件系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的。為了將操作系統(tǒng)和硬件設(shè)備連接起來，聯(lián)系硬件和軟件的驅(qū)動(dòng)就顯得很重要。

　　下面主要針對三星公司ARM9內(nèi)核的芯片S3C2410進(jìn)行分析，介紹在Windows CE.net系統(tǒng)下進(jìn)行底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)的方法并提供I2C通信的實(shí)例。

1 I2C通信協(xié)議及S3C2410芯片介紹

　　I2C(Inter Integrated Circuit)總線是1980年由Philips公司推出的。 I2C總線用兩條線（SDA和SCL）在總線和裝置之間傳遞信息，在微控制器和外部設(shè)備之間進(jìn)行串行通信或在主設(shè)備和從設(shè)備之間進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送。兩條通信線通過上拉電阻被拉升至+5 V。在控制系統(tǒng)中的每個(gè)集成電路可以通過一個(gè)CMOS緩沖器來讀每一條線路，也可以通過一個(gè)柵極開路的FET管將每一條線的電平下拉。因此，對每個(gè)芯片來說，每條線既是輸入線，又是輸出線。

　　I2C總線遵從同步串行傳輸協(xié)議，即各位串行（一位接一位）發(fā)送，由時(shí)鐘（clock）線指示讀數(shù)據(jù)（data）線的時(shí)刻。每個(gè)數(shù)據(jù)包前有一個(gè)地址，以指示由哪個(gè)器件來接收該數(shù)據(jù)。

　　S3C2410是一款基于ARM920T的16/32位RISC微處理器，主要用于手持設(shè)備，擁有高性價(jià)比，低功耗等特點(diǎn)，也是目前市面上出現(xiàn)較多的嵌入式開發(fā)板的處理器之一。芯片擁有16 KB的指令和數(shù)據(jù)緩存器，有存儲(chǔ)管理單元（MMU）、LCD控制器、3個(gè)串口、4路DMA、4個(gè)時(shí)鐘定時(shí)器、8路10位的A/D轉(zhuǎn)換；支持I2C、 I2S、SPI、主從USB等接口以及SD/MMC卡。

　　S3C2410微處理器的I2C總線可以處于下面4種模式下：主接收模式、主發(fā)送模式、從接收模式和從發(fā)送模式。處理器對I2C進(jìn)行的操作，主要是對下面的幾個(gè)寄存器進(jìn)行讀/寫：

　　◇ IIC控制寄存器，IICCON（物理地址0X54000000，內(nèi)存映射后的虛擬地址）；
　　◇ IIC控制/狀態(tài)寄存器，IICSTAT（物理地址0X54000004）；
　　◇ IIC數(shù)據(jù)寄存器，IICDS（物理地址0X54000008）；
　　◇ IIC地址寄存器，IICADD（物理地址0X5400000C）。

　　 本設(shè)計(jì)主要是CPU工作在主模式下與下面的I2C接口設(shè)備進(jìn)行通信。

2 Windows CE系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)

　　Windows CE.net驅(qū)動(dòng)有兩種模型：本機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和流接口驅(qū)動(dòng)程序。本機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)適于集成到基于Windows CE.net平臺(tái)的設(shè)備。這些設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是一些硬件所必需的，是由原始設(shè)備制造商創(chuàng)建的，用以驅(qū)動(dòng)如鍵盤、觸摸屏、音頻設(shè)備等，往往在設(shè)備售出后就不會(huì)再更換，如通用LED驅(qū)動(dòng)、電源驅(qū)動(dòng)、鍵盤驅(qū)動(dòng)和顯示驅(qū)動(dòng)等都是本機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)。對于本機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，Platform Builder提供了一些驅(qū)動(dòng)程序樣本，目的是為了方便開發(fā)人員快速開發(fā)出自己的驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)Win CE系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒈患虞d到系統(tǒng)的內(nèi)存中。本地驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)分為分層驅(qū)動(dòng)和單片驅(qū)動(dòng)程序。分層驅(qū)動(dòng)要利用微軟提供的與應(yīng)用程序通信的上層，稱為模塊驅(qū)動(dòng)程序?qū)覯DD（Model Device Driver）。MDD層通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口DDI（Device Driver Interface）與應(yīng)用程序通信，開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序通常不修改MDD層，主要關(guān)心與具體硬件相關(guān)的下層，依賴平臺(tái)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)覲DD （Platform Dependent Driver）, PDD層通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)服務(wù)接口（Device Driver Service Provider Interface）直接管理硬件。流接口設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（指可安裝的啟動(dòng)程序）可以由第三方生產(chǎn)商提供，以支持添加到系統(tǒng)中的設(shè)備。Windows CE下的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在與應(yīng)用程序相同的保護(hù)級上工作。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，大多數(shù)驅(qū)動(dòng)程序是由設(shè)備管理進(jìn)程（DEVICE.EXE）加載的，所有這些驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒐蚕硗粋€(gè)進(jìn)程地址空間。

3 I2C總線底層驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

　　I2C總線驅(qū)動(dòng)是放在Windows CE操作系統(tǒng)的內(nèi)核下層，位于OEM Adaptation Layer（OAL）層的一個(gè)真正的驅(qū)動(dòng)。

3.1 初始化I2C中斷和編寫ISR例程

　　I2C的通信是通過操作I2C的寄存器進(jìn)行的。在I2C通信中主要對上面介紹的4個(gè)寄存器進(jìn)行讀寫。通過讀寫這些寄存器中的命令狀態(tài)字可以檢測和控制I2C總線的行為。在Windows CE.net下，首先要在文件oalintr.h添加I2C的中斷號的宏定義：

　　#defineSYSINTR_I2C(SYSINTR_FIRMWARE+19)