嵌入式设备上的 Linux 系统开发（三）----设备驱动程序

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设备驱动程序
嵌入式系统通常有许多设备用于与用户交互，象触摸屏、小键盘、滚动轮、传感器、RA232 接口、LCD 等等。除了这些设备外，还有许多其它专用设备，包括闪存、USB、GSM 等。内核通过所有这些设备各自的设备驱动程序来控制它们，包括 GUI 用户应用程序也通过访问这些驱动程序来访问设备。本节着重讨论通常几乎在每个嵌入式环境中都会使用的一些重要设备的设备驱动程序。
帧缓冲区驱动程序
这是最重要的驱动程序之一，因为通过这个驱动程序才能使系统屏幕显示内容。帧缓冲区驱动程序通常有三层。最底层是基本控制台驱动程序 drivers/char/console.c，它提供了文本控制台常规接口的一部分。通过使用控制台驱动程序函数，我们能将文本打印到屏幕上 ― 但图形或动画还不能（这样做需要使用视频模式功能，通常出现在中间层，也就是 drivers/video/fbcon.c 中）。这个第二层驱动程序提供了视频模式中绘图的常规接口
帧缓冲区是显卡上的内存，需要将它内存映射到用户空间以便可以将图形和 文本能写到这个内存段上：然后这个信息将反映到屏幕上。帧缓冲区支持提高了绘图的速度和整体性能。这也是顶层驱动程序引人注意之处：顶层是非常特定于硬件 的驱动程序，它需要支持显卡不同的硬件方面 ― 象启用／禁用显卡控制器、深度和模式的支持以及调色板等。所有这三层都相互依赖以实现正确的视频功能。与帧缓冲区有关的设备是 /dev/fb0（主设备号 29，次设备号 0）。
输入设备驱动程序
可触摸板是用于嵌入式设备的最基本的用户交互设备之一 ― 小键盘、传感器和滚动轮也包含在许多不同设备中以用于不同的用途。
触摸板设备的主要功能是随时报告用户的触摸，并标识触摸的坐标。这通常在每次发生触摸时，通过生成一个中断来实现。
然后，这个设备驱动程序的角色是每当出现中断时就查询触摸屏控制器，并请求控制器发送触摸的坐标。一旦驱动程序接收到坐标，它就将有关触摸和任何可用数据的信号发送给用户应用程序，并将数据发送给应用程序（如果可能的话）。然后用户应用程序根据它的需要处理数据。几乎所有输入设备 ― 包括小键盘 ― 都以类似原理工作。
闪存 MTD 驱动程序
MTD 设备是象闪存芯片、小型闪存卡、记忆棒等之类的设备，它们在嵌入式设备中的使用正在不断增长。
MTD 驱动程序是在 Linux 下专门为嵌入式环境开发的新的一类驱动程序。相对于常规块设备驱动程序，使用 MTD 驱动程序的主要优点在于 MTD 驱动程序是专门为基于闪存的设备所设计的，所以它们通常有更好的支持、更好的管理和基于扇区的擦除和读写操作的更好的接口。Linux 下的 MTD 驱动程序接口被划分为两类模块：用户模块和硬件模块。
用户模块
这些模块提供从用户空间 直接使用的接口：原始字符访问、原始块访问、FTL（闪存转换层，Flash Transition Layer ― 用在闪存上的一种文件系统）和 JFS（即日志文件系统，Journaled File System ― 在闪存上直接提供文件系统而不是模拟块设备）。用于闪存的 JFS 的当前版本是 JFFS2（稍后将在本文中描述）。
硬件模块
这些模块提供对内存设备的物理访问，但并不直接使用它们。通过上述的用户模块来访问它们。这些模块提供了在闪存上读、擦除和写操作的实际例程。
MTD 驱动程序设置
为了访问特定的闪存设备并将文件系统置于其上，需要将 MTD 子系统编译到内核中。这包括选择适当的 MTD 硬件和用户模块。当前，MTD 子系统支持为数众多的闪存设备 ― 并且有越来越多的驱动程序正被添加进来以用于不同的闪存芯片。
有两个流行的用户模块可启用对闪存的访问： MTD_CHAR 和 MTD_BLOCK 。
MTD_CHAR 提供对闪存的原始字符访问，而 MTD_BLOCK 将闪存设计为可以在上面创建文件系统的常规块设备（象 IDE 磁盘）。与 MTD_CHAR 关联的设备是 /dev/mtd0、mtd1、mtd2（等等），而与 MTD_BLOCK 关联的设备是 /dev/mtdblock0、mtdblock1（等等）。由于 MTD_BLOCK 设备提供象块设备那样的模拟，通常更可取的是在这个模拟基础上创建象 FTL 和 JFFS2 那样的文件系统。
为了进行这个操作，可能需要创建分区表将闪存设备分拆到引导装载程序节、内核节和文件系统节中。样本分区表可能包含以下信息：
清单 5. MTD 的简单闪存设备分区
struct mtd_partition sample_partition = {
      {
                                           /* First partition */
            name : bootloader,             /* Bootloader section */
            size    : 0x00010000,          /* Size  */
            offset  : 0,          /* Offset from start of flash- location 0x0*/  
            mask_flags : MTD_WRITEABLE     /* This partition is not writable */
      },  
      {                                    /* Second partition */
            name : Kernel,                 /* Kernel section */
            size    :  0x00100000,         /* Size */
            offset : MTDPART_OFS_APPEND,   /* Append after bootloader section */
            mask_flags : MTD_WRITEABLE     /* This partition is not writable */
      },  
      {                                    /* Third partition */
            name : JFFS2,                  /* JFFS2 filesystem */
            size    :  MTDPART_SIZ_FULL,   /* Occupy rest of flash */
            offset :  MTDPART_OFS_APPEND   /* Append after kernel section */
      }
}
上面的分区表使用了 MTD_BLOCK 接口对闪存设备进行分区。这些分区的设备节点是：
简单闪存分区的设备节点
User      device node         Major number    Minor number
  Bootloader    /dev/mtdblock0          31              0
  Kernel        /dev/mtdblock1          31              1
  Filesystem    /dev/mtdblock2          31              2
在本例中，引导装载程序必须将有关 root 设备节点（/dev/mtdblock2）和可以在闪存中找到文件系统的地址（本例中是 FLASH_BASE_ADDRESS + 0x04000000 ）的正确参数传递到内核。一旦完成分区，闪存设备就准备装入或挂装文件系统。
Linux 中 MTD 子系统的主要目标是在系统的硬件驱动程序和上层，或用户模块之间提供通用接口。硬件驱动程序不需要知道象 JFFS2 和 FTL 那样的用户模块使用的方法。所有它们真正需要提供的就是一组对底层闪存系统进行 read 、 write 和 erase 操作的简单例程。


本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u2/69674/showart_1101510.html