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第1章 嵌入式系统与驱动程序1

本章目标1

1.1 嵌入式系统概述1

1.1.1 嵌入式系统的概念1

1.1.2 嵌入式系统的特点2

1.1.3 嵌入式系统的体系结构2

1.2 嵌入式处理器介绍4

1.2.1 嵌入式处理器分类4

1.2.2 ARM概述5

1.2.3 ARM系列芯片简介5

1.3 嵌入式操作系统介绍7

1.3.1 主流嵌入式操作系统7

1.3.2 嵌入式系统的发展状况8

1.3.3 嵌入式Linux介绍8

1.3.4 嵌入式系统开发环境的建立9

1.3.5 嵌入式软件开发10

1.4 嵌入式Linux驱动程序12

1.4.1 嵌入式Linux的内核空间和用户空间12

1.4.2 嵌入式Linux的文件系统12

1.4.3 嵌入式Linux的设备管理14

1.4.4 嵌入式Linux的驱动程序16

1.5 知识索引20

1.6 思考与练习21

第2章 简单的字符设备驱动程序23

本章目标23

2.1 嵌入式Linux字符设备的驱动程序结构23

2.1.1 嵌入式Linux驱动程序常用的头文件24

2.1.2 File_operations结构体24

2.1.3 字符设备驱动程序的入口25

2.1.4 驱动程序的设备注册26

2.2 设备驱动程序中的具体问题27

2.2.1 I/O端口28

2.2.2 内存操作29

2.2.3 中断处理29

2.3 LED的驱动程序实例及测试30

2.3.1 LED I/O端口设置30

2.3.2 LED硬件电路设计32

2.3.3 LED驱动程序设计33

2.3.4 LED测试程序设计36

2.4 嵌入式Linux中断处理驱动程序及测试37

2.4.1 中断处理过程37

2.4.2 中断向量表39

2.4.3 中断的处理模式39

2.4.4 中断的优先级40

2.4.5 中断的嵌套40

2.4.6 中断源的扩展40

2.4.7 中断控制寄存器的设置41

2.5 按键中断的驱动程序实例45

2.5.1 按键中断的电路设计45

2.5.2 按键中断的驱动程序设计45

2.6 知识索引48

2.7 思考与练习49

第3章 数字显示驱动程序50

本章目标50

3.1 数字显示器50

3.1.1 数码管简介50

3.1.2 数码管的分类51

3.1.3 数码管显示原理51

3.2 数码管显示电路的硬件设计52

3.2.1 译码器的使用52

3.2.2 数码管的驱动方式53

3.2.3 串／并变换的译码设计55

3.3 数码管驱动程序实例56

3.3.1 驱动程序的初始化和卸载模块56

3.3.2 文件操作结构模块57

3.3.3 数码管的打开模块57

3.3.4 数码管的读写模块58

3.3.5 数码管的I/O控制模块58

3.3.6 数码管的退出模块58

3.3.7 驱动程序的模块加载和卸载59

3.4 数码管显示电路测试程序设计60

3.4.1 数码管测试设计60

3.4.2 数码管测试程序60

3.4.3 数码管测试效果61

3.5 知识索引61

3.6 思考与练习62

第4章 键盘驱动程序63

本章目标63

4.1 键盘接口概述63

4.1.1 键盘的分类63

4.1.2 键盘的防抖65

4.1.3 键盘的扫描65

4.1.4 键盘的缓冲算法67

4.2 键盘的驱动设计实例67

4.2.1 锁存器和缓冲器扩展键盘67

4.2.2 锁存器和缓冲器的接口68

4.2.3 锁存器和缓冲器扩展键盘驱动程序设计69

4.2.4 锁存器和缓冲器扩展键盘测试程序设计71

4.3 智能控制芯片HD7279扩展键盘72

4.3.1 HD7279的电路设计72

4.3.2 HD7279的指令介绍73

4.3.3 HD7279的串行接口74

4.3.4 HD7279的驱动程序设计75

4.3.5 HD7279的测试程序设计84

4.4 知识索引85

4.5 思考与练习85

第5章 A/D驱动程序86

本章目标86

5.1 A/D转换的过程86

5.1.1 采样和保持86

5.1.2 量化和编码88

5.1.3 ADC的分类89

5.2 A/D转换器的基本原理89

5.2.1 逐次逼近型A/D转换器89

5.2.2 双积分型A/D转换器90

5.2.3 V/F和F/V型转换器93

5.2.4 其他A/D转换器95

5.3 A/D转换器接口技术97

5.3.1 ADC的主要参数及意义97

5.3.2 ADC的电路选择方法98

5.3.3 ADC实际应用中的问题99

5.4 S3C2410A/D转换驱动设计实例99

5.4.1 S3C2410的A/D转换电路99

5.4.2 S3C2410X的A/D转换控制寄存器100

5.4.3 S3C2410X的A/D转换数据寄存器101

5.4.4 S3C2410X中A/D转换驱动程序的设计102

5.4.5 S3C2410X中A/D转换测试程序的设计105

5.5 知识索引106

5.6 思考与练习107

第6章 D/A驱动程序108

本章目标108

6.1 D/A的原理介绍108

6.1.1 D/A转换的概念及基本原理108

6.1.2 电子模拟开关109

6.1.3 D/A转换器的基本结构110

6.1.4 D/A转换的静态参数114

6.1.5 D/A转换的动态参数115

6.2 D/A转换的硬件电路设计116

6.2.1 D/A转换的接口技术116

6.2.2 D/A转换芯片介绍117

6.2.3 D/A转换的电路设计118

6.3 D/A转换器的驱动程序实例118

6.3.1 D/A驱动程序中的宏定义118

6.3.2 D/A的模块加载118

6.3.3 D/A转换器的文件操作模块119

6.3.4 D/A转换器的读写控制模块120

6.3.5 D/A转换器的打开、退出模块120

6.4 测试程序的设计120

6.4.1 D/A测试程序中的宏定义121

6.4.2 D/A测试程序的主函数121

6.4.3 D/A测试程序中的功能函数122

6.4.4 D/A测试程序中的功能打印函数123

6.4.5 D/A测试程序中的波形生成函数123

6.4.6 D/A测试程序的效果124

6.5 知识索引125

6.6 思考与练习125

第7章 LCD驱动程序126

本章目标126

7.1 LCD显示器概述126

7.1.1 液晶126

7.1.2 LCD显示屏的背光127

7.1.3 LCD显示器的分类127

7.1.4 LCD的显示原理127

7.1.5 LCD的驱动方式130

7.1.6 LCD的常用指标131

7.2 LCD的显示接口131

7.2.1 灰度STN的时序132

7.2.2 彩色STN的时序133

7.2.3 TFT的时序134

7.3 嵌入式处理器的LCD控制器136

7.3.1 LCD控制器136

7.3.2 LCD控制器的设置137

7.3.3 LCD的字符显示缓存139

7.4 LCD的驱动程序设计140

7.4.1 LCD驱动程序相关的宏定义140

7.4.2 LCD驱动程序的底层操作函数142

7.4.3 LCD驱动程序提供的API145

7.4.4 LCD驱动程序的模块化加载151

7.4.5 LCD的测试程序152

7.5 基于Framebuffer的LCD驱动程序实例155

7.5.1 Framebuffer概述155

7.5.2 LCD的电路连接155

7.5.3 Framebuffer设备驱动程序的结构156

7.5.4 Framebuffer设备驱动程序的设计159

7.5.5 Framebuffer设备测试程序的设计164

7.5.6 嵌入式Linux常用的GUI166

7.6 知识索引166

7.7 思考与练习167

第8章 触摸屏驱动程序168

本章目标168

8.1 触摸屏概述168

8.2 触摸屏的分类168

8.2.1 电阻技术触摸屏168

8.2.2 表面声波技术触摸屏169

8.2.3 电容电感技术触摸屏170

8.2.4 红外线技术触摸屏170

8.3 触摸屏的特性171

8.3.1 透明度和色彩失真171

8.3.2 反光性171

8.3.3 清晰度171

8.3.4 漂移172

8.3.5 检测和定位172

8.4 触摸屏的硬件电路设计172

8.4.1 电阻式触摸屏的电路原理172

8.4.2 电阻式触摸屏原点的定位173

8.4.3 电阻式触摸屏的电路连接174

8.5 触摸屏的驱动程序实例176

8.5.1 触摸屏接口的模式176

8.5.2 A/D转换和触摸屏寄存器的设置177

8.5.3 触摸屏的坐标179

8.5.4 触摸屏的电路连接180

8.5.5 触摸屏的驱动程序接口181

8.6 测试程序的设计182

8.6.1 触摸屏的数据定义183

8.6.2 触摸屏的数据处理183

8.6.3 触摸屏的运行测试185

8.7 知识索引186

8.8 思考与练习187

第9章 CAN总线驱动程序188

本章目标188

9.1 CAN总线接口设计188

9.1.1 CAN总线概述188

9.1.2 CAN的工作特点及主要优点189

9.1.3 CAN总线的电气特征和MAC帧结构189

9.2 嵌入式处理器上CAN总线接口的扩展190

9.2.1 SJA1000简介190

9.2.2 SJA1000扩展191

9.3 SJA1000扩展CAN总线接口的设计192

9.3.1 CAN控制器SJA1000的操作模式192

9.3.2 CAN控制器SJA1000的特征功能193

9.3.3 CAN控制器SJA1000的Basic CAN模式设置194

9.4 SJA1000扩展CAN总线接口的通信196

9.4.1 通过CAN总线建立通信的步骤196

9.4.2 SJA1000的初始化196

9.4.3 驱动程序的结构设计198

9.4.4 驱动程序init、exit、open、close函数的实现200

9.4.5 驱动程序read、write函数的实现201

9.4.6 驱动程序interrupt、ioctl函数实现202

9.4.7 测试程序的编写202

9.5 驱动程序的加载204

9.6 知识索引204

9.7 思考与练习205

第10章 IIC总线驱动程序206

本章目标206

10.1 IIC总线概述206

10.1.1 IIC总线介绍206

10.1.2 HC总线引入的原因206

10.1.3 IIC总线的特点206

10.1.4 IIC总线的基本结构207

10.1.5 IIC总线的术语207

10.1.6 IIC总线的工作208

10.1.7 IIC总线的竞争仲裁209

10.1.8 IIC总线的工作流程210

10.2 嵌入式处理器的IIC接口211

10.2.1 IIC总线控制寄存器212

10.2.2 IIC总线控制／状态寄存器213

10.2.3 IIC总线地址寄存器214

10.2.4 IIC总线移位数据寄存器214

10.2.5 S3C2410中与IIC对应的I/O端口215

10.3 基于IIC的键盘芯片应用216

10.3.1 ZLG7290的功能217

10.3.2 ZLG7290的控制方式218

10.3.3 ZLG7290的寄存器218

10.3.4 ZLG7290的通信接口219

10.3.5 ZLG7290的指令介绍219

10.4 IIC总线驱动程序实例221

10.4.1 ZLG7290的电路连接221

10.4.2 ZLG7290的通信流程223

10.4.3 ZLG7290驱动中变量的定义225

10.4.4 ZLG7290驱动中实时时钟的改变226

10.4.5 ZLG7290和IIC寄存器的初始化227

10.4.6 ZLG7290驱动程序的模块化228

10.4.7 ZLG7290的文件操作结构228

10.5 IIC总线的测试程序230

10.6 知识索引231

10.7 思考与练习231

第11章 音频总线驱动程序232

本章目标232

11.1 音频总线接口概述232

11.1.1 音频的采样精度233

11.1.2 音频编码233

11.2 IIS音频总线接口233

11.2.1 IIS总线的物理连接233

11.2.2 IIS的总线协议234

11.2.3 IIS总线的硬件设计235

11.2.4 IIS总线的寄存器236

11.3 AC97音频总线接口239

11.4 IIS总线的驱动程序设计240

11.4.1 音频设备基础知识240

11.4.2 音频设备文件241

11.4.3 WAV声音文件243

11.4.4 音频设备和驱动程序的通信243

11.4.5 设备的初始化和加载244

11.4.6 DMA的操作和宏定义246

11.4.7 audio设备文件的操作248

11.4.8 mixer设备文件的操作260

11.5 音频驱动程序的测试262

11.6 知识索引262

11.7 思考与练习263

第12章 IDE接口驱动程序264

本章目标264

12.1 IDE接口概述264

12.1.1 硬盘知识介绍264

12.1.2 IDE接口标准267

12.1.3 IDE接口的传输模式269

12.1.4 IDE接口寄存器269

12.2 IDE接口驱动程序的移植271

12.2.1 嵌入式Linux下IDE驱动程序接口271

12.2.2 嵌入式Linux下IDE驱动程序272

12.2.3 IDE硬盘的读／写操作274

12.3 IDE驱动程序测试282

12.3.1 磁盘文件系统简介283

12.3.2 IDE分区测试283

12.4 知识索引285

12.5 思考与练习285

第13章 闪存芯片的驱动程序286

本章目标286

13.1 闪存芯片概述286

13.1.1 闪存芯片的物理特性286

13.1.2 嵌入式文件系统概述289

13.1.3 MTD体系介绍289

13.1.4 Flash专有名词291

13.2 NAND Flash291

13.2.1 NAND Flash的结构291

13.2.2 NAND Flash的操作292

13.2.3 NAND Flash控制器294

13.2.4 NAND Flash的时序296

13.2.5 NAND Flash的驱动程序实例297

13.3 NOR Flash301

13.3.1 NOR Flash的结构301

13.3.2 NOR Flash的操作302

13.3.3 NOR Flash的驱动程序实例303

13.4 基于闪存的文件系统307

13.5 知识索引309

13.6 思考与练习310

第14章 USB设备驱动程序311

本章目标311

14.1 USB接口概述311

14.1.1 USB系统311

14.1.2 USB的电气特性312

14.1.3 USB总线的拓扑结构313

14.1.4 USB的通信协议313

14.2 嵌入式系统中USB的使用315

14.2.1 OHCI概述315

14.2.2 Host接口硬件设计316

14.3 嵌入式系统中USB设备的驱动程序设计316

14.3.1 USB设备驱动程序的分类316

14.3.2 USB驱动的骨架程序317

14.3.3 设备端USB驱动程序327

14.3.4 USB键盘飞梭的驱动程序327

14.4 USB驱动程序测试331

14.4.1 热插拔331

14.4.2 利用hotplug脚本实现设备的自动加载332

14.5 知识索引333

14.6 思考与练习334

第15章 串口驱动程序335

本章目标335

15.1 串口概述335

15.1.1 同步串口的传输标准335

15.1.2 异步串口的传输标准336

15.1.3 串口的物理层标准336

15.1.4 串口的电平逻辑转换341

15.2 嵌入式处理器串口控制器342

15.2.1 嵌入式系统中常用的UART控制器342

15.2.2 S3C2410中的UART控制器342

15.3 嵌入式Linux串口驱动程序设计346

15.3.1 异步串口的工作流程346

15.3.2 串口的驱动程序结构347

15.3.3 串口驱动程序的注册349

15.3.4 ops中的串口操作函数351

15.3.5 串口驱动中与控制台有关的函数360

15.4 嵌入式Linux串口的应用程序设计360

15.4.1 串口编程需要用到的头文件360

15.4.2 串口的终端函数361

15.4.3 RS-485和RS-232的通信363

15.5 基于串口的GPRS应用实例366

15.5.1 GPRS简介366

15.5.2 GPRS的电路设计367

15.5.3 GPRS的程序分析368

15.6 基于串口的GPS应用实例371

15.6.1 GPS简介371

15.6.2 GPS应用程序设计371

15.7 知识索引375

15.8 思考与练习376

第16章 网络设备驱动程序377

本章目标377

16.1 以太网概述377

16.1.1 以太网的连接377

16.1.2 以太网的工作原理378

16.1.3 以太网的帧结构379

16.1.4 TCP/IP网络协议381

16.1.5 嵌入式系统中常用的网络协议382

16.2 嵌入式处理器的以太网接口383

16.2.1 带有MAC层控制协议的处理器383

16.2.2 通过以太网芯片扩展网络接口384

16.3 以太网驱动程序体系结构385

16.3.1 网络驱动程序的结构385

16.3.2 网络设备初始化386

16.3.3 数据包的发送与接收386

16.3.4 网络设备的加载方式387

16.3.5 常用的系统支持388

16.4 网卡驱动程序实例392

16.4.1 NE2000的内核支持392

16.4.2 网络接口的初始化392

16.4.3 网络接口设备的打开和关闭393

16.4.4 数据包发送和接收394

16.4.5 网络驱动程序的基本操作394

16.4.6 编写嵌入式Linux网络驱动程序中需要注意的问题398

16.5 网络驱动程序的测试399

16.5.1 嵌入式Linux的网络配置400

16.5.2 NFS文件系统401

16.5.3 socket编程403

16.5.4 socket编程实例405

16.6 知识索引415

16.7 思考与练习416