基于Linux平臺(tái)下的FPGA的ARM驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)方法

作者：時(shí)間：2012-04-18 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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1.5 讀／寫(xiě)操作

讀和寫(xiě)都是進(jìn)行類似的任務(wù)，就是從設(shè)備到應(yīng)用程序代碼的數(shù)據(jù)拷貝。因此，它們的原代碼比較相似：

ssize_t read(struct file*flip，char__user*buff，size_t count，loff_t*offp)；
ssize_t write(struct file*filp，const char__user*buff，size_t count，loff_t*offp)；

read的任務(wù)是從設(shè)備拷貝數(shù)據(jù)到用戶空間(使用copy_to_user)，而write方法則是從用戶空間拷貝數(shù)據(jù)到設(shè)備(使用copy_from_user)。

圖1所示是用read參數(shù)表示一個(gè)典型讀的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

2 硬件電路

通常在大容量存儲(chǔ)項(xiàng)目中，S3C2410處理器一般作為主CPU，可對(duì)EP2S30F67214進(jìn)行擴(kuò)展，以使系統(tǒng)具有拍攝、存儲(chǔ)、下載、I／O口擴(kuò)展的功能。由于FPGA的高速處理能力和易擴(kuò)展性，ARM與FPGA的結(jié)合使用，將在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。

本項(xiàng)目中的ARM主要讀取FPGA的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并送給上位機(jī)。其ARM處理器與FPGA的連接關(guān)系如圖2所示，其主要連接有32位寬數(shù)據(jù)線、27位寬地址線以及讀、寫(xiě)、中斷和片選控制線等。

在S3C2410中，nGPCS4的物理地址為0x2000000—0x28000000，共計(jì)128MB的靜態(tài)物理空間。中斷方式為下降沿有效。

3 編程實(shí)現(xiàn)

3.1 設(shè)備驅(qū)動(dòng)初始化

初始化模塊在內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)主要負(fù)責(zé)初始化FPGA工作。其實(shí)現(xiàn)由module_init () 和module_exit ()兩部分組成。其代碼如下：

3.2 異步中斷通知

在應(yīng)用程序中，可用如下代碼獲得中斷響應(yīng)：

signal (SIGIO，test_handler)；／*test_handler為函數(shù)名字*／
fcntl(fa，F(xiàn)_SETOWN，getpid ())；
oflags=fcntl(fa，F(xiàn)_GETFL)；／*fd為打開(kāi)設(shè)備返回值*／
fcntl (fd，F(xiàn)_SETFL，oflagsOFASYNC)；／*fd為打開(kāi)設(shè)備返回值*／

應(yīng)當(dāng)注意的是，不是所有的設(shè)備都支持異步通知。應(yīng)用程序常常假定異步能力只對(duì)socket和tty可用。

3.3 地址映射

在Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于驅(qū)動(dòng)程序操作的都是設(shè)備的虛擬地址，因此，要使驅(qū)動(dòng)程序?qū)μ摂M地址的操作反映到正確的設(shè)備上，還需要通過(guò)內(nèi)存管理單元MMU來(lái)將設(shè)備的虛擬地址映射到正確的物理地址上去，從而保證驅(qū)動(dòng)程序?qū)υO(shè)備的虛擬地址的操作，也就是要對(duì)其相應(yīng)的物理地址進(jìn)行操作。使用內(nèi)存映射的好處是處理大文件時(shí)，其速度明顯快于標(biāo)準(zhǔn)文件I／O，這樣無(wú)論讀和寫(xiě)，都少了一次用戶空間與內(nèi)核空間之間的復(fù)制。在用戶空間對(duì)FPGA設(shè)備的訪問(wèn)可通過(guò)內(nèi)存映射來(lái)實(shí)現(xiàn)。FPGA可以看作是硬件連接在S3C2410微處理器的片選信號(hào)nGPCS4上的一段物理地址的尋址。因此，必須先把物理地址映射到虛擬地址空間，然后才能對(duì)該段地址進(jìn)行讀／寫(xiě)。通常用戶可用如下代碼關(guān)聯(lián)FPGA的地址：

fpga_base=ioremap(FPGA_PHY_START，F(xiàn)PGA_PHY_SIZE)；

4 結(jié)束語(yǔ)

本文系統(tǒng)的介紹了ARM基于 Linux平臺(tái)下的FPGA的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)方法，并通過(guò)開(kāi)發(fā)用戶程序，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的處理和傳輸，從而實(shí)現(xiàn)了FPGA在嵌入式領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。