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基于eCos系统的SPCE3200中SD卡驱动程序的开发

2009-06-12
作者:王玉叶,宋国富

  摘 要:采用eCos系统对SPCE3200的SD卡驱动程序进行开发。围绕编写设备表入口、实现设备接口函数、设计CDL文件、向组件库添加驱动程序包等几个方面,对SPCE3200的SD卡驱动程序在eCos系统中的实现进行了详细叙述。
  关键词:嵌入式系统设备驱动程序;组件定义语言

 

  设备驱动程序是介于硬件和嵌入式系统eCos内核之间的软件接口,是一种底层的、专用于某一硬件的软件组件。在eCos系统[1]中,设备驱动程序以包(Package)的形式存在,当需要使用该设备时,通过eCos环境配置工具把该设备驱动程序包加载到内核中,编译后生成一个库文件,用户使用时,只需要打开该设备,直接调用接口API函数即可。设备驱动程序的作用如图1所示[2]

 


  在eCos系统中一般把设备分为4类:字符设备、块设备、网络接口、其他设备。
  SPCE3200是凌阳公司推出的一款32位支持嵌入式系统处理器,其内部具有SD卡控制器,属于块设备类[3]。对SPCE3200内部的SD卡控制器必须编写驱动程序,以便完成SD卡的读写操作。下面将介绍具体实现过程,这里规定SD卡使用“/dev/sd”作为其名称。
1 建立SD卡驱动程序目录结构
  在编写驱动程序前,首先需要为SD卡驱动建立其目录结构。eCos系统要求所有驱动程序均保存在/packages/devs目录下的对应子目录内,按照图2所示在eCos/ packages/devs/sd/Spce3200 目录下分别建立名为“cdl”、“include”、“current”3个目录,分别用于存放SD卡驱动所需的cdl文件、驱动程序头文件和源程序文件。


2  建立SD卡驱动程序文件
  在cdl目录内,首先创建一个叫做“sd_spce3200.cdl”的文件。然后,在src目录内建立一个名为“sd_spce3200.c”驱动程序的源程序,并将名为“sd_card_driver_spce3200.c”的文件复制到src目录内,该文件是凌阳科技提供的针对SPCE3200内部SD卡控制器的基本操作程序。

3 设计SD卡驱动的CDL文件

  组件定义语言CDL(Component Definition Language)是eCos组件框架的一个关键部分。eCos中所有的包都必须具有至少一个CDL脚本对其进行描述[4]。CDL脚本包含了该包中所有配置选项的详细信息,并提供了如何对该包进行编译的信息[5]。这里,在CDL文件的模板框架中添加关于SD卡配置项的代码如下:
  cdl_package CYGPKG_DEVS_SD_SPCE3200 {
  display 'SD driver for SPCE3200'
  include_dir cyg/io
  compile sd_card_driver_spce3200.c
  compile -library=libextras.a sd_spce3200.c
  description 'SD driver for SCORE SPCE3200'
  cdl_component CYGPKG_DEVS_SD_SPCE3200_OPTIONS {
  display'CompileOptions'
  flavor rnone
  no_define
  cdl_optionCYGDAT_DEVS_SD_SPCE3200_NAME{
  display 'Device name for theSDDriver'
  flavor data
  default_value{''/dev/sd''}
  description ' This option specifies the name of the sd-card device'
  }
  }
  }
4  编写SD卡设备表入口
  配置好CDL文件后,便可编写设备I/O函数表宏以及设备表入口宏,分别如下:
  BLOCK_DEVIO_TABLE(sd_spce3200_handlers, // I/O 函数表的标识
  sd_WriteSector,   //SD卡写操作函数
  sd_ReadSector,    //SD卡读操作函数
  NULL,         //选择函数,SD 卡驱动不需要支持
  sd_get_config,    //读SD卡配置状态函数
  sd_set_config    //SD卡配置函数
  );
  BLOCK_DEVTAB_ENTRY(sd_spce3200_device,   //SD卡驱动入口标识
  CYGDAT_DEVS_SD_SPCE3200_NAME,         //SD卡驱动的名称,在cdl文件里定义
  NULL,          //SD卡驱动不依赖于其他设备
  &sd_spce3200_handlers, //SD 卡设备 I/O 函数表标识
  &SD_Initial,       //SD 卡初始化函数
  0,             //SD卡查找函数
  0              //SD卡驱动的私有指针
  ); 
5  实现SD卡设备接口函数
  接下来需要实现上面提到的几个接口函数,这些函数是上层访问硬件设备的唯一通道。在凌阳科技提供的sd_card_driver_spce3200.c文件中包含了SD卡初始化、读写操作等函数[6],它们分别为:SD卡初始化函数int __SDDrv_SDDrv_Initial__(void)、SD卡扇区写操作函数int _SDDrv_SDDrv_WriteSector_ (unsigned int block, unsigned int blocknum, unsigned  char *outaddr)、SD卡扇区读操作函数int _SDDrv_SDDrv_ReadSector_ (unsigned int block, unsigned int blocknum, unsigned char *buf)。
  但这些函数都不是基于操作系统的,而是SD卡的基本操作函数。需要将它们封装成eCos操作系统下的驱动程序。这就需要用到凌阳科技提供的SD卡设备驱动接口函数,包括SD卡设备批量写操作函数sd_WriteSector()、SD卡设备批量读操作函数sd_ReadSector()、SD卡读设备配置状态函数sd_get_config()、SD卡设备设置函数sd_set_config()[7]
  完整的SD设备驱动源程序文件的代码如下:
  //--------文件名:sd_spce3200.c------------//
  //----------包含相关头文件-------------//
  #include
  #include
  #include
  #include
  #include
  #include
  #include
  #include
  #include
  #include
  #include
  #include
  //-------------驱动函数实现--------------//

  static bool sd_init(struct cyg_devtab_entry* tab)
  {
  bool InitResult = true;
  if(__SDDrv_SDDrv_Initial( )==0
  InitResul=true;
  else
  InitResult=false;
  returen(InitResult);
  }
  static int sd_WriteSector(void* disk, const void* buf_arg, cyg_uint32 *blocks, cyg_uint32   first_block)
  {
  cyg_intret=ENOERR;
  ret=__SDDrv_SDDrv_WriteSector__(first_block,*blocks,(cyg_uint8 *)buf_arg); (1)
  return ret;
  }
  static int sd_ReadSector(void* disk, void* buf_arg, cyg_uint32 *blocks, cyg_uint32 first_block)
  {
  cyg_int32 ret = ENOERR;
  ret = __SDDrv_SDDrv_ReadSector__(first_block,*blocks,(cyg_uint8*)buf_arg); (1)
  return ret;
  }
  static Cyg_ErrNo sd_get_config(disk_channel* chan, cyg_uint32 key, const void* buf, cyg_uint32* len)
  {
  return -EINVAL;
  }
  static Cyg_ErrNo sd_set_config(disk_channel* chan, cyg_uint32 key, const void* buf, cyg_uint32*  len)
  {
  return  -EINVAL;
  }
  //-------------设备 I/O 函数表-----------//
  (略,见前面)
  //----------设备表入口----------------//
  (略,见前面)
6 向eCos数据库中添加SD卡驱动程序组件包
  在ecos.db中的任意位置加如下程序段:
  package CYGPKG_DEVS_SD_SPCE3200 {
  alias{'SD support for Score SPCE3200'}
  directory devs/sd/score/spce3200
  script sd_spce3200.cdl
  description '
  This package contains hardware support for theSDCard
  on the Score SPCE3200 EV Board.'
  }
  “devs/sd/score/spce3200”指示了SD卡设备驱动的路径,该路径是相对于/packages目录的[8]。此时打开eCos配置工具添加包时,就可以看见SD卡驱动程序组件包已经出现在eCos数据库中,如图3所示。点击“Add”加载到平台上并编译生成一个名为“CIGPRG_DEVS_SD_SPCE3200.ecc”的库文件,即SD卡驱动程序库文件。

  至此,在嵌入式操作系统cCos中成功地创建了一个基于凌阳SPCE3200的SD卡驱动程序。有了该驱动程序,就能正常访问SD卡了。
  除了通过I/O组件访问硬件设备之外,eCos还提供了FAT文件系统用以管理块设备。FAT文件系统的使用,可以大大方便嵌入式系统与PC系统之间的文件交换,并为应用程序提供更为方便的操作接口。


参考文献
[1] 郭淳学. 嵌入式系统是嵌入式软件与IC发展基础[N]. 中国电子报,2008.6.30(第3版).
[2] 周源. 片上系统(SOC)设计流程及其集成开发环境[J]. 上海应用技术学院学报,2008,32(4):23-26.
[3] 管晓春. 基于凌阳SPCE061A的嵌入式应用系统设计[J]. 电子产品世界,2008,187(2):10-13.
[4] TOM R. H. ARM dons armor-trustzone security extensions strengthen ARMv6 architecture'[J]. MPR August 25, 2007,(5):14-17.
[5] JACH  B. Common criteria portal. http://www.commoncriteriaportal.org/.2006.
[6] 凌阳科技. SPCE3200嵌入式eCos系统驱动开发. http://www.unsp.com/. 2008.
[7] 罗亚非. 凌阳16位单片机应用基础[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2007:132-134.
[8] 凌阳科技. SPCE3200实验仪——eCos平台篇. http://www.unsp.com/.2008.

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