基于Linux操作系统的多道分析器驱动程序的设计

　　采用ARM920T内核的S3C2410A处理器和嵌入式Linux操作系统的γ能谱仪器,需要进行特定硬件的设计和编写对应的设备驱动程序。文章以设计的γ能谱仪器为基础,介绍了嵌入式Linux操作系统下设备驱动程序开发的基本方法,详细的阐述了嵌入式Linux操作系统下使用S3C2410A处理器内置的10位A/D转换器的多道分析器驱动程序的实现方法。

　　1　S3C2410A内置AD转换器

　　基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式处理器S3C2410A是三星公司为手持设备等应用提供的高性价比解决方案,运行频率最高达203MHz,S3C2410A处理器内部集成了一个8通道的10位逐次逼近型的AD转换器,该转换器可以通过软件设置为SLEEP模式,可以节电减少功率损耗,最大转换速率为500kSPS,非线性度为正负1位,内部结构中包括模拟输入多路复用器、AD转换器、AD接口控制器、AD输入控制器、中断产生器和输出寄存器等。S3C2410A处理器内置AD转换器结构图如图1所示。

　　2　嵌入式Linux操作系统的驱动程序

设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口,设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节,使应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。作为内核一部分的设备驱动程序完成以下的功能:对设备初始化和释放;把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据;读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据;检测和处理设备出现的错误。

　　Linux的设备驱动主要分为字符设备驱动和块设备驱动两大类,它们之间主要区别是:在对字符设备发出读/写请求时,实际的硬件I/O一般就紧接着发生了;块设备利用一块系统内存作为缓冲区,当用户进程对设备请求满足用户要求时,就返回请求的数据,它是主要针对磁盘等慢速设备设计的,以免耗费过多的CPU时间来等待。实现一个嵌入式Linux设备驱动的流程如下:(1)定义主、次设备号,也可以动态获取;(2)实现驱动初始化和清除函数,如果驱动程序采用模块方式,则要实现模块初始化和清除函数;(3)设计所要实现的文件操作,定义file_operations结构;(4)实现所需的文件操作调用,如read、write等;(5)实现中断服务函数,并用request_irq向内核注册;(6)将驱动编译到内核或编译成模块,用insmod命令加载;(7)生成设备节点文件。

　　3　多道分析器驱动程序的实现

　　在Linux操作系统中,设备驱动程序按实现的功能大致分为如下几个部分:驱动的注册与卸载、设备的打开与关闭、设备的读写操作、设备的中断处理等模块。下面介绍基于S3C2410A处理器内置10位AD转换器的γ能谱多道分析器设备驱动的主要模块的编写过程。

　　3·1　AD转换设备初始化函数