ARM嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計——MMCSD卡驅(qū)動程序設(shè)計

1、ARM 嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計-MMC/SD-MMC/SD 卡驅(qū)動程序設(shè)計卡驅(qū)動程序設(shè)計班級：通信班級：通信學(xué)號：學(xué)號：姓名：姓名：指導(dǎo)老師：曹清華指導(dǎo)老師：曹清華 課程設(shè)計時間：課程設(shè)計時間：2013.6.24-2013.6.28江蘇大學(xué)目錄目錄第一章第一章 引言引言.1 11.1 課程設(shè)計目的 .11.2 課程設(shè)計要求 .1第二章第二章 課程設(shè)計平臺構(gòu)建與流程課程設(shè)計平臺構(gòu)建與流程.1 12.1 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺構(gòu)建 .12.2 課程設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)與工作原理 .1第三章第三章 BOOTLOADERBOOTLOADER 移植與下載移植與下載 .4 43.1 BOOTLOADER

2、解壓.43.2 BOOTLOADER編譯.43.3 BOOTLOADER下載.4第四章第四章 LINUXLINUX 內(nèi)核移植與下載內(nèi)核移植與下載 .5 54.1 LINUX內(nèi)核總流程.54.2 LINUX源代碼安裝.64.3 LINUX源代碼安裝分析.64.4 LINUX內(nèi)核配置、編譯、燒寫.6第五章第五章 根文件系統(tǒng)建立與文件系統(tǒng)下載根文件系統(tǒng)建立與文件系統(tǒng)下載.11115.1LINUX文件系統(tǒng)的類型.115.2 文件系統(tǒng)的制作.125.3 文件系統(tǒng)的下載.125.4 功能模塊運行和調(diào)制.14第六章第六章 思考題思考題.1515第七章第七章 課設(shè)中遇到的問題及解決方法課設(shè)中遇到的問題及解決方

3、法.1717第八章第八章 總結(jié)與體會總結(jié)與體會.18181第一章第一章 引言引言1.11.1 課程設(shè)計目的課程設(shè)計目的1) 了解 PXA27X 微處理器 GPIO 的功能2) 了解 MMC 卡驅(qū)動程序的架構(gòu)及編程方法3) 掌握 MMC 卡的使用方法1.21.2 課程設(shè)計要求課程設(shè)計要求1) 理解基于 Linux 的嵌入式系統(tǒng)交叉開發(fā)環(huán)境，對嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程有詳細的了解；2) 掌握開發(fā)工具鏈的構(gòu)建方法，能獨立進行系統(tǒng)開發(fā)操作；3) 掌握 Linux 的常用命令，在 linux 系統(tǒng)下能熟練的使用這些常用命令；4) 熟悉 linux 內(nèi)核的知識以及原理，掌握定制 Linux 內(nèi)核的方法；5)

4、基于 Linux 操作系統(tǒng)，以及 XSBase270ARM 實驗開發(fā)平臺一套，把 MMC 存儲卡掛載目標板上并進行文件的復(fù)制操作。第二章第二章 課程設(shè)計平臺構(gòu)建與流程課程設(shè)計平臺構(gòu)建與流程2.12.1 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺構(gòu)建1) 裝有 Linux 操作系統(tǒng)的 PC 機一臺；2) XSBase270 ARM 實驗開發(fā)平臺一套3) MMC 存儲卡一塊2.22.2 課程設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)與工作原理課程設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)與工作原理.1 目標板的目標板的 MMCMMC 卡硬件接口卡硬件接口目標板的MMC/SD卡的硬件接口如圖1.1所示，根據(jù)PXA27x的MMC/SD/SDIO控

5、制器的信號功能以及PXA27x的GPIO的功能分配，命令控制線MMCMD與GPIO112相連，此時引腳GPIO112必須配置成轉(zhuǎn)換功能1（Alternate Function 1）的輸入或輸出方式（具體參考PXA27X開發(fā)手冊） ，時鐘端MMCLK利用了通用IO口GPIO32轉(zhuǎn)換功能1輸出方式，4位總線MMDAT0到MMDAT3分別與GPIO111、GPIO110、GPIO109和GPIO92相連，都時使用了通用IO口的轉(zhuǎn)換功能1的輸入或輸出方式。圖1.2為MMC/SD卡的供電電路圖。2圖 1.1 目標板的 MMC/SD 卡的硬件接口圖 1.2 MMC/SD 卡的供電電路圖.2

6、 PXA270PXA270 的的 MMC/SD/SDIOMMC/SD/SDIO 控制器控制器PXA270的MMC/SD/SDIO控制器在訪問PXA270處理器的軟件與MMC存儲堆和支持MMC、SD及SDIO通信協(xié)議之間充當聯(lián)結(jié)作用。PXA27x的MMC控制器協(xié)議規(guī)范遵守多媒體卡系統(tǒng)規(guī)范V3.2（MultiMediaCard System Specification Version 3.2)；SD控制器支持一個基于SD存儲卡規(guī)范V1.01（SD Memory Card Specification Version 1.01）SD卡或基于SDIO卡規(guī)范V1.0( SDIO Card pecifica

7、tion Version 1.0)。MMC/SD/SDIO控制器采用標準的MMC傳輸協(xié)議或串行通信接口SPI協(xié)議模式。訪問PXA270的軟件使用MMC傳輸協(xié)議或SPI模式作為與MMC控制器通信的協(xié)議。目標板的SD驅(qū)動程序采用了MMC通信傳輸協(xié)議。1）MMC/SD/SDIO 控制器特性：. 在MMC、1位SD/SDIO和SPI模式中，數(shù) 據(jù)傳輸速率高達19.5Mbps；3. 對于4位SD/SDIO的數(shù)據(jù)傳輸速率高達78Mbps；. 具有兩個接受和發(fā)送FIFO數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；. 具有MMC/SD/SDIO和SPI兩種操作模式；MMC/SD/SDIO模式支持MMC、SD和SDIO的通信協(xié)議，SPI模式支

8、持SPI通信協(xié)議；. 在SD和SDIO通信協(xié)議中，支持1位和4位數(shù)據(jù)傳輸；. 控制器可根據(jù)FIFO數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的狀態(tài)關(guān)閉和啟動時鐘信號，防止數(shù)據(jù)溢出；. 支持所有有效的MMC和SD/SDIO數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議；. 基于中斷的應(yīng)用接口控制軟件交互操作；. 在數(shù)據(jù)流的寫操作中，允許10字節(jié)大小的數(shù)據(jù)或更大的數(shù)據(jù)流；. 使用MMC通信協(xié)議，支持多個MMC卡；. 使用SD或SDIO通信協(xié)議，只支持一個SD卡或SDIO卡；. 使用SPI通信協(xié)議；可支持兩個MMC卡或SD/SDIO卡，也可支持兩者的混合使用；2）MMC/SD/SDIO 控制器的信號功能與對應(yīng)引腳：信號MMC和SD/SDIOSPI模式功能對應(yīng)引腳M

9、MCLK輸出輸出MMC和SD/SDIO總線時鐘GPIO32MMCDM雙向輸出MMC和SD/SDIO：命令和響應(yīng)標志雙向IO口SPI模式：命令和寫數(shù)據(jù)輸出口GPIO112MMDAT雙向輸入MMC和SD/SDIO：讀寫數(shù)據(jù)雙向IO口SPI模式：讀數(shù)據(jù)和響應(yīng)標志輸入線GPIO111MMDAT雙向輸入MMC和SD/SDIO：SD/SDIO的4位數(shù)據(jù)傳輸線和信號SDIO到控制器的中斷信號SPI模式：信號SDIO到控制器的中斷信號GPIO110MMDAT/MDCCS雙向輸出SD/SDIO：4位數(shù)據(jù)傳輸線SPI模式：CS0片選信號GPIO109MMDAT/MDCCS雙向輸出SD/SDIO：4位數(shù)據(jù)傳輸線SP

10、I模式：CS1片選信號GPIO9.3 MMCMMC 卡的通信協(xié)議卡的通信協(xié)議主機與MMC卡的所有通信都是由主機發(fā)起，主機發(fā)出廣播和點對點兩種類型通信命令，在廣播通信命令中，主機發(fā)出的命令被所有的卡接受，只有部分命令需要響應(yīng)；而在點對點通信命令中，命令被發(fā)送到具體地址的卡中，并由該卡對所接受的命令做出響應(yīng)。4第三章第三章 BootloaderBootloader 移植與下載移植與下載3.13.1 BootloaderBootloader 解壓解壓先將 D:emdorEELiod_V4_SDK 目錄下的 Linux-2.4 復(fù)制到虛擬機里 root 的主文件夾中，然后用如下指令進

11、行解壓：利用上述命令解壓后，bootloader 源代碼解壓到當前目錄中 Boot-XSBase270 文件夾中。3.23.2 BootloaderBootloader 編譯編譯在解壓的目錄里進行make 編譯。rootubuntu:Bootloader # cd Boot-XSBase270rootubuntu: Boot-XSBase270 # make cleanrootubuntu: Boot-XSBase270 # make編譯完成后, 在當前目錄下會生成 bootloader 映象文件 boot，將此 boot 拷貝到 share共享文件夾下。3.33.3 BootloaderBo

12、otloader 下載下載打開實驗臺電源，啟動H-JTAG 和H-Flasher，在H-Flasher 中裝載配置文件pxa270.hfc(Load菜單，選中C:driversH-JTAG中pxa270.hfc文件),點擊Programming中的Check，Scr File 選擇E:share中的boot（或者是D:emdorEELiod_V4_SDK Linux-52.4images中的boot 文件），點擊Program，燒寫成功后點擊 Verify 校驗。第四章第四章 LinuxLinux 內(nèi)核移植與下載內(nèi)核移植與下載4.14.1 LinuxLinux 內(nèi)核總流程內(nèi)核總流程運行VMwa

13、re Player創(chuàng)建kernel目錄進入kernel目錄內(nèi)核編譯判斷編譯是否成功生成映像文件zImage內(nèi)核燒寫重啟實驗板，啟動內(nèi)核否是64.24.2 LinuxLinux 源代碼安裝源代碼安裝參照以前做過的實驗五、七 BootLoader 實驗。內(nèi)核解壓：4.34.3 LinuxLinux 源代碼安裝分析源代碼安裝分析Linux 提供三個不同的命令進行 Linux 的配置，效果完全一樣：make config 控制臺命令行方式配置命令make menuconfig 文本菜單方式配置命令make xconfig X 窗口圖形界面方式配置命令其他部分命令：Make mrproper 命令清除所

14、有的舊的配置和舊的編譯目標文件等。Make dep 命令搜索 Linux 編譯輸出與源代碼之間的依賴關(guān)系、并生成依賴文件。Make clean 清除以前構(gòu)造內(nèi)核時生成的所有目標文件、模塊文件和臨時文件。Make zImage 編譯Linux內(nèi)核，生成壓縮的內(nèi)核映像文件4.44.4 LinuxLinux 內(nèi)核配置、編譯、燒寫內(nèi)核配置、編譯、燒寫.1 LinuxLinux內(nèi)核配置內(nèi)核配置進入內(nèi)核源代碼目錄 linux-2.4.21-51Board_EDR，執(zhí)行 make mrproper：刪除所有以前在構(gòu)核過程所產(chǎn)生的所有文件，執(zhí)行 make menuconfig，對內(nèi)核進行配置。

15、Linux 針對 MMC/SD 內(nèi)核配置的步驟：1）在主菜單下選擇LoadableLoadable modulemodule supportsupport -* Enable Loadable moduLe Support利用模塊可將不常用的設(shè)備驅(qū)動或功能作7為模塊放在內(nèi)核外部，必要時動態(tài)地調(diào)用。操作結(jié)束后從內(nèi)存中刪除，這樣可以有效地使用內(nèi)存，同時也可減小了內(nèi)核的大小。模塊可以自行編譯并具有獨立的功能，即使需要改變模塊的功能，也不用對整個內(nèi)核進行修改。文件系統(tǒng)，設(shè)備驅(qū)動，二進制格式等很多功能都支持模塊。一定要選擇*。 Set version information on all Symbols

16、 for modules利用這個功能能夠讓內(nèi)核使用其它內(nèi)核版本模塊或沒有包含在此 kernel 的特殊的模塊。一般選擇N。* Kernel module Loader這個設(shè)置使kernel 對模塊處于常備狀態(tài)。在不使用Insmod 或rmmod 命令情況下，kernel 程序自動將需要執(zhí)行的模塊調(diào)用到內(nèi)存中，一定時間內(nèi)不使用該模塊時自動將其從內(nèi)存刪除，一般要選擇*。82）再回到主菜單下選擇 General setup 選擇“Support for hot-pluggable devices” , 出現(xiàn)“MMC/SD device drivers”：點擊“MMC/SD device driver

17、s” ，進入下一頁選擇：.2 LinuxLinux內(nèi)核編譯內(nèi)核編譯配置完成后，重新編譯內(nèi)核，需要輸入以下指令：生成的 zImage 存放路徑為：10將 zImage 拷貝到 tftpboot 文件夾下：.3 LinuxLinux內(nèi)核燒寫內(nèi)核燒寫重新打開一個終端，輸入命令：rootubuntu:# minicom，然后重啟開發(fā)板電源。看到 Boot 啟動信息后按任意鍵啟動Boot 的 Operation Menu，我們需要用這個boot 內(nèi)嵌工具下載內(nèi)核。然后再提示信息 Please enter your selection 后面輸入 2，獲取本地 IP 地址：

18、11可以看到Operation Menu 菜單上方顯示：My ip address is 0，則表示板載Linux 與Ubuntu 服務(wù)器連接成功。如果看不到 My ip，則需要去修改/etc 中bootptab 文件最后一行，將其修改為與本機的my mac address 相同，本例圖中顯示的是 my mac address is 00:08:0C:81:1D: 90。重新打開一個終端，進入/etc 目錄，輸入:#gedit bootptab輸入 3，下載內(nèi)核文件 ZImage(在 Ubuntu 的文件系統(tǒng)的/tftpboot/目錄中)下載成功后選擇 4，燒寫內(nèi)核。第五

19、章第五章 根文件系統(tǒng)建立與文件系統(tǒng)下載根文件系統(tǒng)建立與文件系統(tǒng)下載5.15.1LinuxLinux 文件系統(tǒng)的類型文件系統(tǒng)的類型.1 EXTEXT 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)Ext2fs 是 Linux 的標準文件系統(tǒng)，它已經(jīng)取代了擴展文件系統(tǒng)（或 Extfs） 。擴展文件系統(tǒng) Extfs 支持的文件大小最大為 2 GB，支持的最大文件名稱大小為 255 個字符，而且它12不支持索引節(jié)點（包括數(shù)據(jù)修改時間標記） 。.2 NFSNFS 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)NFS 是一個 RPC service ，它是由 SUN 公司開發(fā)，并于 1984 年推出。NFS 文件系統(tǒng)能夠使文件實現(xiàn)共

20、享，它的設(shè)計是為了在不同的系統(tǒng)之間使用，所以 NFS 文件系統(tǒng)的通信協(xié)議設(shè)計與作業(yè)系統(tǒng)無關(guān)。當使用者想使用遠端文件時只要用“mount”命令就可以把遠端文件系統(tǒng)掛載在自己的文件系統(tǒng)上，使遠端的文件在使用上和本地機器的文件沒有區(qū)別。NFS 的具體配置可參考實驗一的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng) nfs 的配置。.3 JFFS2JFFS2 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)JFFS 文件系統(tǒng)是瑞典 Axis 通信公司開發(fā)的一種基于 Flash 的日志文件系統(tǒng)，它在設(shè)計時充分考慮了 Flash 的讀寫特性和電池供電的嵌入式系統(tǒng)的特點，在這類系統(tǒng)中必需確保在讀取文件時，如果系統(tǒng)突然掉電，其文件的可靠性不受到影響。 對 R

21、ed Hat 的 Davie Woodhouse 進行改進后,形成了 JFFS2。主要改善了存取策略以提高 FLASH 的抗疲勞性，同時也優(yōu)化了碎片整理性能,增加了數(shù)據(jù)壓縮功能。需要注意的是,當文件系統(tǒng)已滿或接近滿時,JFFS2 會大大放慢運行速度。這是因為垃圾收集的問題。相對于 EXT2fs 而言,JFFS2 在嵌入式設(shè)備中更受歡迎。5.25.2 文件系統(tǒng)的制作文件系統(tǒng)的制作.1文件系統(tǒng)解壓文件系統(tǒng)解壓將 D:emdorEELiod_V4_SDKLinux-2.4Filesystem 中的內(nèi)容復(fù)制E:share 中，再Ubuntu 中從共享目錄中復(fù)制到/tmp/中，形成Fil

22、esystem文件夾，然后將文件系統(tǒng)壓縮包解壓，形成rootfs270文件系統(tǒng)文件夾?？梢越⒁粋€小的應(yīng)用程序，將其復(fù)制到文件系統(tǒng)的某個目錄中。.2制作制作JFFS2JFFS2文件映像文件映像確認已將將光盤的 Filesystem 下的mkfs.jffs2 和mkrootfs.sh 拷貝到文件系統(tǒng)根目錄下，在根目錄下（例如上面的Filesystem），運行命令(先將Filesystem文件夾復(fù)制到根目錄下)生成映像文件 rootfs270.img，拷貝到/tftpboot 中燒寫到 flash 中，啟動后運行結(jié)果?；蛘哌\行# ./mkrootfs.sh 也可生成文件系統(tǒng)的映像文

23、件 rootfs.img。135.35.3 文件系統(tǒng)的下載文件系統(tǒng)的下載參照嵌入式系統(tǒng)實驗五，重新打開一個終端，輸入命令：rootubuntu:# minicom然后重啟開發(fā)板電源?？吹?Boot 啟動信息后按任意鍵啟動Boot 的 Operation Menu，我們需要用這個boot 內(nèi)嵌工具下載內(nèi)核。然后再提示信息 Please enter your selection 后面輸入 2，獲取本地 IP 地址：可以看到Operation Menu 菜單上方顯示：14My ip address is 0，則表示板載Linux 與Ubuntu 服務(wù)器連接成功。如果看不到 My

24、 ip，則需要去修改/etc 中bootptab 文件最后一行，將其修改為與本機的my mac address 相同，本例圖中顯示的是 my mac address is 00:08:0C:81:1D: 90。重新打開一個終端，進入/etc 目錄，輸入:#gedit bootptab輸入5，下載文件系統(tǒng)rootfs.img(在Ubuntu的文件系統(tǒng)/tftpboot目錄中)下載成功后選擇6，燒寫文件系統(tǒng)內(nèi)核和系統(tǒng)文件燒寫結(jié)束，選擇7啟動Linux系統(tǒng)，使用root用戶登錄，進入載板linux系統(tǒng)，啟動后位于/root文件夾中5.45.4 功能模塊運行和調(diào)制功能模塊運行和調(diào)制可以按照以下步驟對

25、MMC 卡的驅(qū)動程序進行測試：重新打開一個終端，輸入 minicom，開發(fā)板啟動后，將 MMC 存儲卡插入 MMC/SD 卡插槽中，輸入下面的指令：15如果有顯示的內(nèi)容，表示 sd 卡已經(jīng)檢測到。如果沒有內(nèi)容，說明 sd 卡沒有檢測到。首先在根目錄下創(chuàng)建一個名為“sd”的文件夾：（請大家以自己的名字首寫字母命名此文件夾）：然后進入 dev 文件夾，紅框標注的為需要用的文件：再利用 mount 命令掛載 MMC 卡：進入到 sd 文件夾下，用 ls 查看，就可以看到 MMC 卡里面的內(nèi)容了：可以對 MMC 卡里的內(nèi)容進行讀、寫、復(fù)制等操作：16第六章第六章 思考題思考題1. 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的軟件

26、有哪些？ 答：VMware Player、H-JTAG。 VMware Player 用于啟動 Ubuntu 虛擬機環(huán)境。H-JTAG 用于搜索目標板。2. 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)硬件設(shè)備有哪些？ 答：裝有 Linux 操作系統(tǒng)的 PC 機一臺、 XSBase270 ARM 實驗開發(fā)平臺一套、MMC/SD 存儲卡一塊3. 軟件的界面表示進入哪一個環(huán)境？ 答：(1)虛擬機環(huán)境下：(2)Linux 內(nèi)核配置環(huán)境下： 17 (3)boot 內(nèi)嵌工具的環(huán)境下：(4)51Board 板的環(huán)境下：18第第 7 7 章章 課設(shè)中遇到的問題及解決方法課設(shè)中遇到的問題及解決方法1、問題： Linux內(nèi)核燒寫時，重新打開一個終端，輸入命令：rootubuntu:# minic