993397216基于Windows CE的SPI驅(qū)動程序設(shè)計

1、基于windows ce的spi驅(qū)動程序設(shè)計 引 言 windows ce為支持多線程、多任務(wù)、搶占式的嵌入式操作系統(tǒng)。隨著windows ce 60的發(fā)布，其內(nèi)核性能的明顯提升和源代碼開放，將促使其在消費電子、工業(yè)控制、移動通信等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 通常platform builder中給出了支持多種cpu常用設(shè)備驅(qū)動程序，如lcd驅(qū)動、鼠標(biāo)驅(qū)動、usb驅(qū)動、串口驅(qū)動等；但有時由于平臺采用了其他特定的硬件設(shè)備，其驅(qū)動程序在platform builder并沒有給出，這時就需要用戶針對實際的硬件自行開發(fā)，以滿足個性化的需求。本文所涉及的spi接口驅(qū)動就屬于此類。 1 spi總線及s3c244

2、0芯片介紹 串行外圍設(shè)備接口spi(serial peripheral interface)總線是freescale公司推出的一種三線同步接口。接口采用同步串行34線方式進行通信，即1條時鐘線sck、1條數(shù)據(jù)輸入線mosi、1條數(shù)據(jù)輸出線miso，另外還有1條從選線nss(可選)，用于cpu與各種外圍器件進行全雙工、同步串行通信。spi接口在眾多的移動存儲和高速通信芯片上得到廣泛應(yīng)用。 根據(jù)時鐘極性和時鐘相位的不同，mosi和miso上的數(shù)據(jù)支持4種數(shù)據(jù)傳輸格式。spi的主要特點為：可以同時發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù)，可以當(dāng)作主機或從機工作，提供頻率可編程時鐘，發(fā)送結(jié)束中斷標(biāo)志，寫沖突保護和總線競爭保

3、護等。 s3c2440是一款基于arm920t的1632位risc微處理器，主頻可達400 mhz。該芯片性價比高，功耗低，含有豐富的片內(nèi)外設(shè)，主要用于手持設(shè)備和移動終端。s3c2440中與spi相關(guān)的寄存器有： 2 windows ce的驅(qū)動程序 21 windows ce下驅(qū)動程序的基本概念和分類 驅(qū)動程序是一個抽象物理設(shè)備或者虛擬設(shè)備的功能軟件，驅(qū)動程序管理這些設(shè)備的操作并將設(shè)備的功能導(dǎo)出給操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。根據(jù)驅(qū)動程序?qū)С鼋涌诘牟煌?，windows ce中驅(qū)動可以分為本機設(shè)備驅(qū)動程序(native device driver)和流式驅(qū)動程序(streams device driver

4、)。本機設(shè)備驅(qū)動適于集成到基于windows ce平臺的設(shè)備。這些設(shè)備驅(qū)動程序是一些硬件所必需的，是由原始設(shè)備制造商創(chuàng)建的，用來驅(qū)動如鍵盤、led、觸摸屏等。本機驅(qū)動在編譯時被靜態(tài)鏈接到gwes，系統(tǒng)運行時由gwes加載。流式驅(qū)動程序也稱可安裝驅(qū)動程序，是由設(shè)備管理器(deviceexe)動態(tài)加載用戶模式的dll。對流式驅(qū)動程序來說，不管需要控制的設(shè)備是什么類型，所有流式驅(qū)動都使用相同的接口并導(dǎo)出一組相同的函數(shù)-流接口函數(shù)。流式驅(qū)動適用任何在邏輯上可以被認(rèn)為是一個數(shù)據(jù)源或者數(shù)據(jù)存儲的io設(shè)備。 22流式驅(qū)動程序工作原理 在window ces中，流式驅(qū)動程序負(fù)責(zé)將設(shè)備抽象成一個文件，應(yīng)用程序便

5、能夠使用系統(tǒng)提供的api(readfile、writefile、iocontrol等)對其進行讀寫。應(yīng)用程序使用文件api訪問設(shè)備時，請求經(jīng)過文件系統(tǒng)(filesysexe)過濾被送到deviceexe；deviceexe根據(jù)請求調(diào)相關(guān)的流式驅(qū)動程序接口，從而完成與硬件的交互。 23 設(shè)備驅(qū)動的中斷處理 在windows ce系統(tǒng)中，當(dāng)中斷發(fā)生時，oem抽象層(oem abstraction layer，oal)把物理中斷信號映射成oem定義的邏輯中斷供操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序調(diào)用。為了滿足實時性要求，系統(tǒng)將中斷處理過程分為2個階段，即處于內(nèi)核模式的中斷服務(wù)例程(interrupt service

6、routine，isr)和處于用戶模式的中斷服務(wù)線程(interrupt service thread，ist)。isr主要負(fù)責(zé)將物理中斷映射為邏輯中斷，然后由操作系統(tǒng)根據(jù)邏輯中斷激發(fā)所關(guān)聯(lián)時間對象的內(nèi)核，使等待該事件內(nèi)核對象的線程ist開始執(zhí)行中斷處理程序。 具體中斷處理過程如圖1所示。中斷發(fā)生后，信號發(fā)往異常處理器，并且中斷支持處理器調(diào)用oal函數(shù)oeminterruptdisable關(guān)閉來自該硬件的中斷。isr被內(nèi)核調(diào)用并返回結(jié)果，且通過內(nèi)核設(shè)置event事件來觸發(fā)ist。ist被喚醒后調(diào)用各種io函數(shù)完成中斷處理并返回interruptdone通知內(nèi)核。內(nèi)核調(diào)用oeminterrupt

7、done通知硬件重新開啟中斷。 3 spi總線驅(qū)動設(shè)計 綜上所述，spi總線驅(qū)動分為2部分，即處于內(nèi)核模式oal層將物理中斷映射成邏輯中斷的isr，以及處于用戶模式流式驅(qū)動。其中包括執(zhí)行中斷處理線程ist。 31 初始化中斷以及isr實現(xiàn) spi通信是通過讀寫spi寄存器來完成的，通過讀寫上述6個spi寄存器中的狀態(tài)字可以檢測和控制spi總線的行為。在oal層中需要完成的工作如下： 在中斷頭文件oalintrh中添加spi的中斷宏定義，供isr返回調(diào)用。 #(define sysintr_spio (sysintr_firmware+22) 注意：定義時要使中斷號滿足該文件中mapirq2sy

8、sintr中所要求的范圍.wince4.2版本支持最大中斷數(shù)為32，wince5.0版支持最大中斷數(shù)為64。 在oal實現(xiàn)文件cfw.c中，添加中斷初始化和禁止中斷實現(xiàn)代碼。 在中斷處理實現(xiàn)文件armint.c的oeminterrupthandler函數(shù)中添加isr程序代碼，返回邏輯中斷號。代碼如下： 3.2 流式驅(qū)動的實現(xiàn) 驅(qū)動被加載后需要完成設(shè)備的初始化工作，包括地址空間申請和映射、全局變量的初始化、ist的加載等。初始化的代碼簡化如下： 需要說明的是，在本程序中使用了ceddk中mmmapiospace庫函數(shù)，故另需在頭文件中添加#include和#pragma comment(lib,

9、ceddklib)。至此，g_spireg在其他的驅(qū)動實現(xiàn)函數(shù)中就可以調(diào)用，直接讀寫其指向的寄存器的代碼即可完成相關(guān)的操作。還需要實現(xiàn)的函數(shù)有：spi_deinit、spi_read、spi_write、spi_seek、spi_open、spi_close、spi_iocntrol。限于篇幅，本文僅給出驅(qū)動初始化的代碼。 (編者注：源代碼見本刊網(wǎng)站wwwmesnetcomcn。) 33 驅(qū)動與應(yīng)用程序的通信設(shè)計 在windows ce中，用戶模式下每個進程與其他進程所占有的內(nèi)存空間被虛擬內(nèi)存機制隔離，進程間無法實現(xiàn)直接互訪。在驅(qū)動程序和應(yīng)用程序通信過程中，驅(qū)動程序位于deviceexe的進程空間中，由于上述原因，驅(qū)動程序向應(yīng)用程序發(fā)起的單向通信存在困難。通常的解決方法是在內(nèi)核空間中共享同步對象，建立消息隊列或者通過指針映射來完成。上述方法都無法回避進程間的數(shù)據(jù)復(fù)制過程，因而只適用于少量的數(shù)據(jù)傳輸。對于大量的數(shù)據(jù)或者實時性要求較高的情況，可以在虛擬地址為ox4200 00000x7fff ffff的空間中建立命名的內(nèi)存映射來實現(xiàn)內(nèi)存共享，從而能夠避免數(shù)據(jù)在進程空間中的復(fù)制。相關(guān)的api為createfilemapping和mapview()ffile。 34 驅(qū)動程序的封裝和安裝 驅(qū)動接口函數(shù)編寫完后將其接口以dll的形式導(dǎo)出，再編寫一個簡單的注冊