精品文檔-下載后可編輯Linux操作系統(tǒng)下的PCI驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)-基礎(chǔ)電子摘要：以PCI9054為例，介紹了在Linux操作系統(tǒng)下，PCI的驅(qū)動(dòng)過(guò)程，同時(shí)針對(duì)Linux內(nèi)核版本2．4，介紹了PCI驅(qū)動(dòng)的靜態(tài)加載方法，通過(guò)硬件對(duì)該P(yáng)CI驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行了簡(jiǎn)單測(cè)試。

0引言

PCI總線是一種成熟的計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線，而Linux操作系統(tǒng)則是一種源代碼公開(kāi)的操作系統(tǒng)。Linux構(gòu)架完全沿襲了UNIX的系統(tǒng)架構(gòu)，它不但擁有UNIX的全部功能，而且具有UNIX穩(wěn)定、可靠、安全的優(yōu)點(diǎn)，尤其是Linux加入GNU并遵循公共版權(quán)許可證(GPL)之后，幾乎所有的GNU軟件都可以移植到Linux，從而完善和提高了Linux系統(tǒng)的使用性，并逐步成為通信、工業(yè)控制、消費(fèi)電子等領(lǐng)域的主流操作系統(tǒng)。

本文主要對(duì)Linux環(huán)境下開(kāi)發(fā)PCI9054芯片驅(qū)動(dòng)的具體方法進(jìn)行描述，并給出了如何將驅(qū)動(dòng)程序編譯進(jìn)內(nèi)核，以使驅(qū)動(dòng)模塊靜態(tài)加載的方法。

1PCI9054簡(jiǎn)介

PCI總線協(xié)議一般需要繁瑣的邏輯驗(yàn)證和時(shí)序分析工作，而且開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，因此，更多的做法是采用通用PCI接口芯片，這樣，只需要控制接口芯片的幾根控制線，就可以完成PCI總線的數(shù)據(jù)傳輸，故可大大減少開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本。

PCI9054是由美國(guó)PLX公司生產(chǎn)的PCI橋接芯片，該芯片采用先進(jìn)的PLX流水線結(jié)構(gòu)技術(shù)，符合PCI本地總線規(guī)范2．2版，并配有可選的串行EEPROM接口。芯片的本地總線時(shí)鐘可與PCI時(shí)鐘異步，其內(nèi)部有6種可編程FIFO，可以實(shí)現(xiàn)零等待突發(fā)傳輸及本地總線與PCI總線的異步操作，同時(shí)支持主模式、從模式、DMA傳輸模式，可廣泛用于嵌入式系統(tǒng)中。

PCI9054的地址資源是由其基址寄存器來(lái)設(shè)置的，PCI9054的配置空間有六個(gè)基址寄存器：BARO～BAR5，其中BARO映射到配置空間的基地址，BARl為映射到I／O空間的基地址，BAR2～BAR5可以定義為映射到內(nèi)存地址空間的基地址。配置空間的內(nèi)容可被Linux中的PCI初始化代碼使用，I／O空間和內(nèi)存地址空間可提供給設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序使用。

2Linux下的PCI驅(qū)動(dòng)程序

Linux將所有外部設(shè)備看成是一類特殊文件，即“設(shè)備文件”，它可分為兩大類：字符設(shè)備和塊設(shè)備。字符設(shè)備是必須以串行順序依次進(jìn)行訪問(wèn)的設(shè)備，如觸摸屏、磁帶驅(qū)動(dòng)器、鼠標(biāo)等。塊設(shè)備則是利用一塊系統(tǒng)內(nèi)存作為緩沖區(qū)，以塊為單位進(jìn)行操作，如硬盤、軟驅(qū)等。字符設(shè)備不經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的快速緩沖，而塊設(shè)備則需經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的快速緩沖。此外，Linux下還存在一類外設(shè)，即“網(wǎng)絡(luò)設(shè)備”，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要針對(duì)數(shù)據(jù)包的接收和發(fā)送而設(shè)計(jì)，它并不對(duì)應(yīng)于文件系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)。PCI驅(qū)動(dòng)通常可以看做字符設(shè)備的驅(qū)動(dòng)來(lái)設(shè)計(jì)。

Linux的操作過(guò)程分為兩個(gè)步驟：首先用PCI驅(qū)動(dòng)將內(nèi)核與設(shè)備掛接起來(lái)；緊接著通過(guò)應(yīng)用程序來(lái)根據(jù)設(shè)備文件所屬類型并通過(guò)驅(qū)動(dòng)提供的接口函數(shù)來(lái)操作設(shè)備。這使得PCI驅(qū)動(dòng)至少應(yīng)該包含兩部分內(nèi)容：一是PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)，二是具體設(shè)備本身的驅(qū)動(dòng)。

Linux系統(tǒng)啟動(dòng)后會(huì)自動(dòng)檢測(cè)PCI設(shè)備信息，并分別記錄在pci_dev結(jié)構(gòu)體中形成一個(gè)PCI設(shè)備鏈表pci_devices。這個(gè)結(jié)構(gòu)體記錄了PCI設(shè)備幾乎所有的硬件信息，包括廠商ID、設(shè)備ID、各種資源等，PCI驅(qū)動(dòng)就是根據(jù)廠商ID和設(shè)備ID來(lái)連接設(shè)備并加載驅(qū)動(dòng)的。

驅(qū)動(dòng)加載以后，為了操作設(shè)備文件，Linux會(huì)在include／linux／fs．h中提供一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)file_operations，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可向Linux文件系統(tǒng)注冊(cè)一組文件操作，以定義設(shè)備提供的諸如open、close、read、write等操作，內(nèi)核則將通過(guò)file_operations結(jié)構(gòu)訪問(wèn)驅(qū)動(dòng)程序所提供的函數(shù)。

3PCI9054驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)

Linux下設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)應(yīng)遵循一定的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行，大致可分為模塊的加載與卸載、設(shè)備的初始化、設(shè)備的打開(kāi)及操作、中斷處理和設(shè)備的釋放等幾部分。

3．1模塊的加載與初始化

當(dāng)Linux內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)，會(huì)完成對(duì)所有PCI設(shè)備的掃描、登錄和資源分配等初始化操作，并建立起所有PCI設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此后，在加載PCI驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，就會(huì)通過(guò)加載驅(qū)動(dòng)程序模塊入口跳轉(zhuǎn)到設(shè)備初始化模塊。Linux2．4內(nèi)核與Linux2．6內(nèi)核的初始化方式是不同的，在Linux-2．4內(nèi)核中，初始化程序首先會(huì)使用pci_present函數(shù)來(lái)判斷PCI總線是否被內(nèi)核支持，然后使用register_chrdev函數(shù)來(lái)注冊(cè)設(shè)備，這樣就可以輪詢PCI總線上的設(shè)備，并利用pci_find_device函數(shù)檢查設(shè)備是否插在總線插槽上。如果在，則保存其所占用的插槽位置信息，并返回pci_dev結(jié)構(gòu)，然后將pci_dev結(jié)構(gòu)加入到設(shè)備鏈表中，直到輪詢完畢。圖1所示是Linux下PCI驅(qū)動(dòng)程序的流程圖。

這樣做的目的是根據(jù)編譯選項(xiàng)$(CON-FIG_PLX9054)來(lái)決定是否要添加設(shè)備驅(qū)動(dòng)。

之后，再在…＼linux-2．4．x＼drivers＼char＼Config．in中添加語(yǔ)句

tristate’PLX9054Support’CONFIG_PLX9054，這樣就可以在運(yùn)行menuconfig時(shí)產(chǎn)生與設(shè)備對(duì)應(yīng)的編譯選項(xiàng)，圖2所示是其編譯選項(xiàng)界面圖。圖中，在前面的尖括號(hào)中點(diǎn)Y表示靜態(tài)加載，點(diǎn)M表示作為模塊動(dòng)態(tài)加載。

，運(yùn)行makemenuconfig，剪切內(nèi)核，并選中需要的模塊所對(duì)應(yīng)的編譯選項(xiàng)，編譯內(nèi)核。

5驅(qū)動(dòng)程序的測(cè)試

由于所編寫(xiě)的驅(qū)動(dòng)程序是在PLX驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上得來(lái)的，因此，在這里，為了方便測(cè)試起見(jiàn)，也應(yīng)使用PLX公司的SDK包中的測(cè)試程序來(lái)

查看PCI9054的配置情況，圖3所示為五個(gè)基址寄存器的映射情況。圖4所示為公共緩沖區(qū)的映射情況示意圖。

6結(jié)束語(yǔ)

本文首先介紹了在Linux下開(kāi)發(fā)PCI驅(qū)動(dòng)的方法，然后介紹了如何將驅(qū)動(dòng)靜態(tài)編譯到內(nèi)核，這種方法非常適用于