ARMDSPIVOMAP35XX实验指导书

EL - ARM DSP-IV 实验指导书 1 目录 第 1 章 EL-ARM-DSP-IV 实验系统的资源介绍 .2 1EL-ARM-DSP-IV 实验箱硬件资源概述 .2 2实验箱底板 ARM 部分资源介绍 .3 3实验箱 E_Lab 总线的介绍 .5 4omap35xx CPU 板介绍说明 .6 第 2 章 LINUX 系统开发 .18 1开发环境搭建 .18 2x-load 编译 .20 3u-boot 编译 .21 4内核编译 .21 5文件系统建立 .22 6系统定制 .22 7LINUX 系统映象烧写 .23 第 3 章 LINUX 操作系统的驱动及应用程序编写实验 .33 1. LINUX 驱动程序编写 .33 2. LINUX 应用程序编写 .38 3. OMAP35XX 的 GPIO 输入驱动和应用程序编写 .40 4.扩展 74LS244、74LS273 驱动程序及应用程序编写 .45 5.HD7279 键盘驱动及应用程序编写 .49 6.Dome 应用程序编写 .53 7.SD 卡实验 .56 8.USB 实验 .58 9.MP3 和视频播放实验 .60 10利用实验箱上网实验 .61 附录 .63 附录一、TFTP 服务器搭建 .63 附录二、TechV-35xx 恢复到出厂设置 .64 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 2 第 1 章 EL-ARM-DSP-IV 实验系统的资源介绍 1EL-ARM-DSP-IV 实验箱硬件资源概述 EL-ARM-DSP-IV 型教学实验系统属于一种综合的教学实验系统，该实验系统集成 ARM 和 DSP 的控制接口，实现了多模块多 CPU 协同工作的应用实验。它是集学习、应用 编程、开发研究于一体的 ARM 和 DSP 实验教学系统。用户可根据自己的需求选用不同 类型的 CPU 适配板，在不需要改变任何配置情况下，支持的 ARM 板卡有 EL-ARM9- S3C2410（ARM9） 、ARM10 和 OMAP3。支持的 DSP 板卡有： TECH_V2407、TECH_V2812、TECH_V5402、TECH_V5409、TECH_V5416 、TECH_V5 509、TECH_V6XXX 等，可完成 ARM9 和 DSP 的学习，同时，实验系统上的 Tech_V 总线 能够拓展较为丰富的实验接口板。用户在了解“E_LAB” ”标准后，能研发出不同用途的 实验接口板。除此之外，在实验板上有丰富的外围扩展资源（模拟信号发生器，数字量 IO 输入输出，语音编解码、人机接口等单元） ，可以完成 ARM 和 DSP 的基础实验、算法实 验和数据通信实验、扩展实验；还可以完成 ARM 操作系统下与 DSP 协同多 CPU 工作等。 综上所述，该实验系统可以满足广大用户的需求，是各类用户的理想选择。 下面给出该实验系统的基本框图，其中蓝色模块为 ARM 模块，粉色模块为 DSP 模 块，无色模块为 ARM 和 DSP 的共用模块。 ARM-DSP-IV结 构 框 图 ARM_CPU DSP_CUCPLDDRAMTF_LCDUSB2.0AudioE_lab扩 展 AD/USBAudioE_lab扩 展 Switch(共 用 ) 4Xkey(共 用 ) LED(共 用 ) 七 段 数 码 显示 (共 用 ) EL - ARM DSP-IV 实验指导书 3 1.1 实验箱 ARM 部分硬件组成 该实验系统硬件资源主要包括： 一组 CPU 板接口：支持 ARM 核心板； 一组 E_LAB 接口：扩展 E-LAB 模块； CPLD 单元：处理 ARM，DSP 的逻辑和时序； 语音处理单元：IIS 格式，芯片 UDA1341TS，采样频率最高 48KHz；(OMAP3 未用)； LCD 液晶显示单元：8 寸 TFT 屏； 触摸屏单元： 四线电阻屏，8 寸； 键盘单元：4X4 键盘，带 8 位 LED 数码管；芯片 HD7279A； 数字量输入输出扩展单元； 一个 USB 扩展单元：USB2.0 ，芯片 CY7C68013A(OMAP3 未用)； 2实验箱底板 ARM 部分资源介绍 2.1. 概述 实验箱底板上的资源丰富，具体的实验单元有：LCD 模块，触摸屏模块，语音单元模 块电源模块，模拟输入输出模块，键盘模块，CPLD 烧写模块，键盘数码管模块， E_LAB 总线接口等等。 实验箱上的底板详细具体资源见表 1-10。 单元名称 关键控制芯片 功能 备注 LCD 模块 Omap35xx 内置 LCD 控制器 液晶显示 8 寸 TFT 触摸屏模块 S3C2410 内置 完成触摸响应 语音模块 UDA1341TS 完成语音模拟信号的采集 采样率最高 48KHz； 键盘数码管模块 HD7279A 中断请求，数码管显示 4X4 键，8 位数码管 模拟输入输出模块 74LS273，244 完成数据锁存，数据发送 8 位数据 E_LAB 总线接口 扩展接口 信号源模块 产生模拟信号 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 4 ARM USB2.0 CY7C68013A USB 数据传送 接下来详细介绍各模块单元。 2.2. 底板资源的具体介绍 2.2.1 模拟输入输出接口单元 8bit 的数字量输入（由八个单刀双掷开关产生） ，通过 74LS244 缓冲；8bit 的 数字量输出（通过八个 LED 灯显示） ，通过 74LS273 锁存。数字量的输入输出都映射 到 CPU 的 IO 空间。数字值的显示的通过八个 LED 灯和 LCD 屏，拨到开关，8 个开关 的开关状态，通过 LED 灯，和 LCD 的显示可以清楚的看到实验结果。 2.2.2 键盘数码管模块 键盘接口是由芯片 HD7279A 控制的，HD7279A 是一片具有串行接口的，可同时驱 动 8 位共阴式数码管或（64 只独立 LED）的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连 DSP E_LAB 接口 ARM E_LAB 接口 AD/DA 单元LCD、触摸 屏模块 LED 显示 单元 ARM 语音 单元 模拟信号源 单元 ARM USB2.0 单元 DSP AD/DA 接 口单元 DSP 语音 单元 ARM_CPU 单元 CPLD 设置 单元 电源 单元 4X4 键盘 单元 单刀双掷开关 单元 DSP_CPU 单元 DSP USB 单元 扩展接口 单元 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 5 接多达 64 键的键盘矩阵,单片即可完成 LED 显示,键盘接口的全部功能。HD7279A 内 部含有译码器，可直接接受 BCD 码或 16 进制码，并同时具有 2 种译码方式。此外， 还具有多种控制指令，如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。HD7279A 具有片选信 号，可方便地实现多于 8 位的显示或多于 64 键的键盘接口。在该实验系统中，仅提 供了 16 个键。 2.2.3 音频模块(2410 专用) 语音的模拟信号的编解码采用了 UDA1341TS 芯片。该芯片有两个串行同步变换 通道、D/A 转换前的差补滤波器和 A/D 变换后的滤波器。其他部分提供片上时序和 控制功能。芯片的各种应用配置可以通过芯片的三根线，由串行通信编程来实现。 主要包括：复位、节电模式、通信协议、串行时钟速率、信号采样速率、增益控制 和测试模式、音质特性。最大采样速率 48kb/s。 语音处理单元由 UDA1341TS 模块、输出功率模块组成。语音的模拟信号经过偏 置和滤波处理后输入到语音的编解码芯 UDA1341TS 中，UDA1341TS 以 IIS 的语音格式 送入 S3C2410X 中，S3C2410X 可以处理该信号，或把它保存起来，也可用 DMA 控制而 不经过 CPU 处理，直接实时的采集，然后实时的播放出去。音频信号通过 D/A 转换 后接耳机输出。如图 1-3。 语音处理单元原理框图 图 1-3-1 语音处理单元接口说明： LINE_IN：音频输入端子，可输入 CD、声卡、MP3 等语音信号。 MIC_IN：音频输入端子，麦克风等语音信号。 音频输入 UDA134TS 音频输出 S3C2410 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 6 Audio_OUT：音频输出端子，可接耳机、音箱。 2.2.4 LCD 模块 本实验系统选用了8寸TFT-LCD液晶显示屏，LCD的控制器使用OMAP3的内部集成 的控制器。电源操作范围宽(2.7V to 5.5V)；低功耗设计可满足产品的省电要求。 “LCD_ON/OFF1”按键，控制着 LCD 屏的电源，是 LCD 电源的开关。 2.2.5 触摸屏模块 触摸屏模块，把采集到的电压信号经 A/D 转换成数字量给处理器。 2.2.6 CPLD 单元 由于实验箱上的资源众多，几乎每一个设备资源都要使用片选信号或中断信号 或一些串口的信号，以及一些寄存器的地址等等，因此该实验箱通过加入了一片 CPLD 芯 片，用来完成各资源所需的地址译码，片选信号，以及一些高低电平的模拟。OMAP35XX 的 CPLD 译码表如下表: 地 址 线 地 址 线 地 址 线 数 据 线 数 据 线 数 据 线 地址 A1 A2 A9 D2 D1 D0 基地址 1+0 x0004 LED 灯地址 1 0 0 X X X 基地址 1+0 x0004 电平开关地址 1 0 0 X X X 基地址 1+0 x0004 写 7279_clrcs1 1 1 1 0 0 0 基地址 1+0 x0004 读 7279_setcs1 1 1 1 X X X 基地址 1+0 x0004 写 7279_clrclk 0 0 1 0 0 0 基地址 1+0 x0004 读 7279_setclk 0 0 1 X X X 基地址 1+0 x0004 写 7279_clrdat 1 0 1 0 0 0 基地址 1+0 x0004 读 7279_setdat 1 0 1 X X X 基地址 1+0 x0004 写 HD7279_DAT 0 1 1 X X X 基地址 1+0 x0004 E_LAB_Ecs0 0 0 1 X X X 基地址 2+0 x0004 基地址 1：0 x2c00 0000 基地址 2：0 x2000 0000 表 1-11 CPLD 地址分配表 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 1 2.2.7 扩展双口 RAM(OMAP35XX 未用) 该系统外扩一个 8K（芯片类型： 70V25）的双口 RAM，为用户预留了足够的扩展 空间，双口 RAM 提供两个端口独立控制，地址引脚和 I/O 引脚，可以独立地读或写；当 用户使用中断时：右边接口处理器“写”DRAM 地址“1FFE ”时，响应左边中断，在左 边处理器的中断里清除中断标志，并重新打开总中断；左边接口处理器“写”DRAM 地 址“1FFF ”时，响应右边中断，在右边处理器的中断里清除中断标志，并重新打开总中 断；此双口 RAM 的右边接 DSP 处理器，左边接 ARM 处理器。 实验箱 ARM 的双口 RAM 的片选地址为：基地址1FFFH ； 中断：EINT3 ； 实验箱 DSP 的双口 RAM 的片选地址为：基地址 2000h； 中断：XINT3； 其硬件扩展原理图如下： 2.2.8 USB2.0 单元(OMAP35XX 未用) 本系统扩展了一个USB2.0接口，芯片是Cypress的CY7C68013。Cypress公司的EZ- USBFX2系列芯片中的CY7C68013 ，这是一种带USB 接口的单片机芯片，虽然采用低价 的8051单片机，但仍然能获得很高的速度。它包括一个8051处理器、一个串行接口引擎 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 2 （SIE）,一个USB收发器、一个8.5kB片上RAM 、一个4 kB FIFO存储器及一个通用可编 程接口（GPIF） 。 2.2.9 实验系统开关及扩展孔 S4：拨码开关，ARM CPU 的 bank 选择；DSP CPU 的 IO 空间选择。 码位 功能 1-ON CS0 为 ON 片选为 NGCS0 2-ON CS1 为 ON 片选为 NGCS1 3-ON CS2 为 ON 片选为 NGCS2 4-ON CS3 为 ON 片选为 NGCS3 5-ON DCS0 有效：0000h1FFFh (DSP I/O 空间) 6-ON DCS1 有效：2000h3FFFh (DSP I/O 空间) 7-ON DCS2 有效：4000h7FFFh (DSP I/O 空间) 8-ON DCS3 有效：8000h7FFFh (DSP 数据空间) SW8:LED 显 示开关 SW9:LED 显 示开关 S5:7279 中 断选择 SW2:AD 选 择开关 SW10、SW11 语音选择开关 LCD 显示开 关 SW4:CPU 板 选择开关 S4:ARM、DSP 地址选择开 关 SW6:单刀双 掷选择开关 扩展 2 号孔 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 3 SW4：拨码开关，ARM 和 DSP CPU 板选择 第 1 位 DSP1 第 2 位 DSP2 功能 OFF OFF 选择 5XXX 系列 DSP CPU ON OFF 选择 6XXX 系列 DSP CPU OFF ON 保留 ON ON 保留 第 3 位 ARM1 第 4 位 ARM2 功能 OFF OFF 选择 ARM9 CPU ON OFF 选择 ARM10 CPU OFF ON 选择 OMAP35XX CPU ON ON 保留 LCD 显示开关： LCD_SWITCH 是 LCD 开关，按下为开，弹起为关。 SW9、SW8：拨码开关 SW8 SW9 功能 OFF ON 选择 DSP 输出到 LED ON OFF 选择 ARM 输出到 LED S5：7279 中断选择 第 1 位 第 2 位 功能 ON OFF 7279 中断输出到 ARM OFF ON 7279 中断输出到 DSP SW2：拨码开关 SW2 的所有位拨到 ON， AD 开关选通。SW2 的所有位拨到 OFF，AD 开关断开。 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 4 SW10、SW11：拨码开关 DSP 语音选通开关，SW10、SW11 的所有位拨到 ON，DSP 语音单元选通，所 有位 OFF，DSP 语音单元断开。 扩展 2 号孔:在实验箱的中部和左中部，有两个扩展二号孔单元，具体功能见下面表格： 标号 功能 BINT0 ARM 中断 0 BINT1 ARM 中断 1 BITN2 ARM 中断 2 DBINT2 DSP 中断 2 DBINT1 DSP 中断 1 DBINT0 DSP 中断 0 CLKOUT DSP 的 CLKOUT 引出 XF DSP 的 XF 脚引出 BIO DSP 的 BIO 脚引出 RESET DSP 的 RESET READY DSP 的 READY DGND 接地 IICSDA ARM 的 IICSDA IICSCL ARM 的 IICSCL GPIO0 ARM 的 GPH9 GPIO1 ARM 的 GPH1 GPIO2 ARM 的 TOUT3 GPIO3 ARM 的 TOUT1 CLK1-CLK4 经过 CPLD 分频输出的时钟 AIN0 ARM 的 AD0 通道 AIN2 ARM 的 AD2 通道 AIN3 ARM 的 AD3 通道 IN8-IN1 Switch 单元的引出对应 K1-K8 标号 功能 D_08-D_01 DSP 扩展 273 输出 A_08-A_01 ARM 扩展 273 输出 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 5 3实验箱 E_Lab 总线的介绍 在实验箱的左下部，有一对扩展接口，JP2 和 JP4，称为 E_Lab 总线接口。在深入 掌握了 ARM 的系统之后，可以进一步开发属于自己的具体的开发板，现就 E_Lab 总 线的接口定义说明见表 1-28， 1-29。值得注意的是 E_Lab 总线接口使用双排插座，每 个插座并列的两个引脚的信号定义是相同的。 JP1：JP1 扩展信号是地址总线和读写、片选信号：见表 1-12 序号 代号 含义 IO 备注 1,2 MCCS0 O 片选信号 3,4 MCCS1 O 片选信号 5,6 MCCS2 O 片选信号 7,8 MCCS3 O 片选信号 9,10 A4 地址线 O 与 CPU 的 ADDR4 相连接 11,12 A5 地址线 O 与 CPU 的 ADDR5 相连接 13,14 A6 地址线 O 与 CPU 的 ADDR6 相连接 15,16 A7 地址线 O 与 CPU 的 ADDR7 相连接 17,18 A8 地址线 O 与 CPU 的 ADDR8 相连接 19,20 A9 地址线 O 与 CPU 的 ADDR9 相连接 21,22 A10 地址线 O 与 CPU 的 ADDR10 相连接 23,24 A11 地址线 O 与 CPU 的 ADDR11 相连接 25,26 ACS0 O 片选信号 27,28 ACS1 O 片选信号 29,30 ACS2 O 片选信号 31,32 ACS3 O 片选信号 表 1-12 底板 JP1 插座引脚信号 JP2：JP2 扩展信号是外设信号（数据）接口：见表 1-13。 序号 代号 含义 IO 备注 1,2,3,4 +5V 电源 5,6,7,8 GND 地 9,10 A0 地址线 O 与 CPU 的 ADDR0 相连接 11,12 A1 地址线 O 与 CPU 的 ADDR1 相连接 13,14 A2 地址线 O 与 CPU 的 ADDR2 相连接 15,16 A3 地址线 O 与 CPU 的 ADDR3 相连接 17,18 D0 数据线 IO 19,20 D1 数据线 IO EL - ARM DSP-IV 实验指导书 6 序号 代号 含义 IO 备注 21,22 D2 数据线 IO 23,24 D3 数据线 IO 25,26 D4 数据线 IO 27,28 D5 数据线 IO 29,30 D6 数据线 IO 31,32 D7 数据线 IO 33,34 ALE O 地址锁定使能 35,36 R/W O 读写使能 37,38 BRE O Busy/Ready 信号 39,40 ACS4 O 片选信号 41,42, 43,44 +12V 电源 45,46, 47,48 -12V 电源 表 1-13 底板 JP2 插座引脚信号 综上所述，本章介绍了该系统的硬件资源，看完本章内容，应该对实验系统有 一个基本的了解，在后面的几章中将会结合光盘资料给出的实验程序详细介绍每个 单元在实验中的具体应用。 4omap35xx CPU 板介绍说明 4.1omap35xx CPU 小板概况 4.1.1 板卡主要资源 存储器： 64K 内部 SRAM； 32 位宽度 DDR，容量为 128MB； 256MB 的 NAND FLASH； 功能扩展： 扩展了 USB 物理层接口，支持 USB 主、从工作模式； 外扩语音模块，一路语音输入，一路语音输出； 电源： 独立的电源解决方案，外部只需要输入 3.64.5V 直流电。 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 7 4.1.2 板卡原理框图 o m a p 3 5 3 0 U S B P H Y 电源管理 语音 N A N D F L A S H D D R 扩展接口 扩展接口 Omap35xx CPU 板原理框图 4.2omap35xx cpu 小板扩展接口介绍 本设计方案采用的是“CPU 板+ 功能板”的设计。为了增强设计的可扩展性，在 CPU 小板上，尽可能的把信号引到了连接座上。这样在用户进行再次开发时，便可以根据自 己需要进行适当的扩展。 CPU 板和外部的连接采用了两个 100 引脚的连接座（如下所示） ，具体的可以参考原 理图部分。 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 8 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 9 4.3内存映射 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 10 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 11 GPMC 接口地址分配： 起始地址 结束地址 片选信号 设备 0 x00000000 0 x10000000 GPMC_CS0 NAND FLASH 未配置 GPMC_CS3 连接到大板扩展口 未配置 GPMC_CS4 连接到大板扩展口 0 x20000000 GPMC_CS5 连接到大板扩展口 0 x2c000000 GPMC_CS6 连接到大板扩展口 0 x38000000 GPMC_CS7 以太网接口芯片 注意： 对于GPMC CS0CS7 起地址段范围为0 x00000000 0 x3FFFFFFF，而且每一个片选区间 CSx（CS0CS7）的地址段可以单独进行配置，具体配置，请参照OMAP35x 的Technical Reference Manual 的Memory Subsystem的GMPC部分。 4.4启动设置说明 Omap35xx 可以很多种方式进行启动，这里只介绍本板卡应用过程中所用到的启动设 置（如下表所示）： SW1.1 SW1.2 SW1.3 SW1.4 SW1.5 SW1.6 启动方式 OFF OFF ON OFF ON OFF UART3 ON OFF ON OFF ON OFF FLASH 说明： UART3 启动：该方式一般只在 FLASH 中没有烧写过 u-boot 时使用。通过设置为 UART3 启动，通过 PC 机把 u-boot 下载到目标板的 DDR 中，然后再利用 u-boot 的 tftp 功能把需要烧写的文件下载到 DDR 并烧写到 FLASH 中； FLASH 启动：大部分情况下板子设置在此模式下。在 FLASH 中已经烧写了 u-boot 后，如果需要再次更新 FLASH 中的内容，在 u-boot 起来后通过 tftp 功能更新即可； EL - ARM DSP-IV 实验指导书 12 4.5.omap35xx CPU 大板介绍说明 4.5.1omap35xx CPU 大板原理 Omap35xx 大板是为了配合 Omap35xxCPU 板与外设备的接口而设计的。其功能包括： 添加了各种接口端子（LCD、USB、UART 、语音、JTAG 等） ，实现了电平匹配，扩展了 输入按键，触摸屏接口，增加了网络接口。 下图所示，为板子器件分布示意图； 4.5.2、复位按键 RK1、RK2、RK3 RK1：系统总电源复位开关； RK2：系统复位开关； RK3：CPU 电源复位开关； 4.5.3按键接口介绍 为了简化，设计中直接使用 GPIO 口来读取按键状态（具体对应关系可查看原理图） 。 在驱动中，K1K8 对应的键值为 18； EL - ARM DSP-IV 实验指导书 13 4.5.4外接端口介绍 4.5.4.1 USB 端口介绍 USB 的功能模块全部集成在 omap35xx 小板上，大板只是增加了一个 USB-A 接口端 子，USB 主从工作模式由大板上的 R76 和 R77 来控制。 说明： 需要工作在主模式：R76 不焊；R77=1K 需要工作在从模式：R76=1K；R77 不焊 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 14 4.5.4.2 MMC/SD 端口介绍 平时 MMC/SD 卡模块处于关闭状态，当有卡插入时系统会自动检测，然后给模块供 电，模块供电后，板子上的 LED2 会点亮。 4.5.4.3 语音端口介绍 语音模块的功能在 omap35xx 小板上，大板上只是把信号引到了端子上。其中 HEADOUT1 为音频输出， LINE1 为音频输入。 4.5.4.4 UART 端口介绍 omap35xx 大板上用 mini-USB 端子引出了两个 UART 接口，其中 P9 端子对应 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 15 omap35xx 的 UART3，P3 端子对应 omap35xx 的 UART1。 说明： Omap35xx 可以从 UART3 启动。如果需要利用此启动方式把把 u-boot 下载到目标板， 需要使用公司提供的串口线把 P9（UART3 ）和 PC 机串口连接起来。 调试时使用一根公司提供的串口线连接 P9（UART3）和 PC 机。 5.4.5 LCD 和触摸屏接口介绍 在大板上，H1（LCD 连线座）和 P8 引线座均引出了 LCD 和触摸屏的信号线，H1 和 P8 用于满足不同的场合。 LCD 数据线接口格式为 RGB565，使用 16bit 数据深度。 触摸屏使用了 TSC2046 作为 AD 转换控制芯片，它具备高达 12 位的转换精度。 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 16 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 17 4.5.4.6 以太网接口介绍 CPU 大板使用了 LAN9115 作为以太网的接口芯片，它兼容 10M 和 100M 以太网传输。 Omap3530 通过 GPMC 总线接口和 LAN9115 进行连接，以中断的方式来响应数据传输。 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 18 第 2 章 Linux 系统开发 本章介绍如何利用Tecvh35xx BSP包搭建运行于Tecvh35xx硬件平台上的Linux系统 开发环境。具体内容包括交叉编译环境的搭建，系统映像的生成。 注意: 本文中使用的Linux发行版为Red Hat Enterprise Linux 5，下文中简称为 linux5。 1开发环境搭建 用户在使用Tecvh35xx进行开发前，必须先搭建好ARM Linux交叉开发环境。下面以 linux5操作系统为例(linux5请用户自己安装好, 可以参考光盘内的Linux 系统安装、配置 说明)介绍交叉开发环境的搭建，其它 Linux系统的操作与linux5系统类似。 交叉编译环境的安装 插入光盘，linux5默认把光盘挂载到 /media/cdrom目录下，找到arm-2007q3-51-arm- none-linux-gnueabi-i686.tar.bz这个文件。把这个文件复制到/opt下,然后在 linux下打开终端输入 : cd /opt tar xvjf arm-2007q3-51-arm-none-linux-gnueabi-i686.tar.bz2 添加环境变量 以上工具安装完成后，还需要使用如下命令把它们添加到环境变量中： export PATH=/opt/arm-2007q3/bin:/home/u-boot/tools:$PATH 注意: 用户可把它写入用户目录的 .barsrc文件中，那么系统启动的时候自动完成环境变量 的添加,查看路径可以使用echo $PATH命令。 NFS的设置 打开linux5的开始/管理/服务器 /NFS(注意：在安装LINUX时选择，安装包建议选择完全 安装) EL - ARM DSP-IV 实验指导书 19 先在linxu5下新建一个目录omap3evm_nfs,在弹出的窗口中点添加，然后在如下图的浏览 到这个目录，主机：输入*；基本权限选择读写。设完后点确定，NFS服务就设置完成了。 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 20 2x-load 编译 说明： 找到光盘中的 x-load.tar.bz2，复制到 linux 下的/home 目录下，在终端下进入/home 目 录，输入:tar xvzf x-load.tar.bz2 在/opt 目录下建一个文件夹命名为 linux_host,然后找到光盘内的 signGP 复制进文件夹. 编译步骤： 在打开终端，进入/home/x-load 目录； 在终端依次输入下面的命令： make omap3evm_config make 等待编译结束，生成 x-load.bin； 注意： x-load.bin 不能够直接烧写到 FLASH 中，在烧写之前需要进行转化。 转化步骤： 把编译得到的 x-load.bin 拷贝到 Linux 的/opt/linux_host/ 目录下 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 21 打开 Linux 下的终端，输入下面的指令： ./opt/linux_host/signGP /opt/linux_host/x-load.bin 执行完后在/opt/linux_host/目录下会生成 x-load.bin.ift； 说明：x-load.bin.ift 为烧写 FLASH 时需要的 x-load 文件； 3u-boot 编译 说明： 找到光盘中的 u-boot-1.3.3.tar.bz2，复制到 linux 下的/home 目录下，在终端下进入 /home 目录，输入:tar xvzf u-boot-1.3.3.tar.bz2 编译步骤： 在虚拟机里面打开终端，进入/home/u-boot 目录； 在终端依次输入下面的命令： make omap3techv35xx_config make 等待编译结束，编译结束后会在 u-boot 目录下生成一个 u-boot.bin 文件。 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 22 4内核编译 说明： 找到光盘中的 linux-2.6.28-omap.tar.bz2，复制到 linux 下的/home 目录下，在终端下进 入/home 目录，输入:tar xvzf linux-2.6.28-omap.tar.bz2 编译步骤： 在虚拟机里面打开终端，进入/home/ linux-2.6.28-omap 目录； 在终端输入下面的命令： make omap3_techv35xx_defconfig #使用默认的配置编译， #如果需要选择编译选项，使用下面的命令 make menuconfig make uImage 等待编译结束，编译结束后会在 arch/arm/boot 目录下生成 uImage 5文件系统建立 说明： 在/home 目录下创建一个目录命名为 ubi,找到光盘内的 rootfs.tar.bz2, mkfs.ubifs, ubinize, ubinize 这四个文件复制到 ubi 目录下。 创建步骤： 在虚拟机里面打开终端，进入/home/bui 目录； 在终端输入下面的命令： ./mkfs.ubifs -r rootfs -m 2048 -e 129024 -c 812 -o ubifs.img ./ubinize -o ubi.img -m 2048 -p 128KiB -s 512 ubinize.cfg 等待一会，会建立好名为 ubi.img 的文件系统。 6系统定制 linux内核有很多内核配置选项，用户可以在默认配置的基于上，增加或裁减驱动和 一些内核特性，以更适合用户的需要。下面举例说明系统的定制的一般流程。 6.1 修改内核配置 出厂内核源码中提供有默认配置文件： linux-2.6.28-omap/arch/arm/configs/ omap3_techv35xx_defconfig 用户可在其基础上进行系统定制。 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 23 在终端上输入如下命令： cd linux-2.6.28-omap cp arch/arm/configs/omap3_ techv35xx _defconfig .config make menuconfig 进入这个界面后，可以选译要编译的驱动或者模块。选择完成后，保存配置，执行以下 命令重新编译内核： make uImage 执行完以上操作后，arch/arm/boot目录下生成新的内核映像uImage,重新把uImae 烧写 进35xx板。 7LINUX 系统映象烧写 u-boot 的烧写方法有好几种，这里介绍我们可能会用到的两种方法。1、从 UART3 烧 写 u-boot 的方法；2、对已经烧写好了 u-boot 的目标板进行 u-boot 更新的方法。 7.1 通过 UART3 烧写 u-boot 烧写步骤： 7.1.1、断电，设置 omap3530 CPU 小板上的拨码开关 SW1 为： SW1.1 SW1.2 SW1.3 SW1.4 SW1.5 SW1.6 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 24 OFF OFF ON OFF ON OFF 7.1.2、使用串口线一头连接板子的 P9 另一头连接 PC 机的串口 1；另一串口线一头连接 板子的 P3 另一头连接 PC 机的串口 2（串口号可以根据实际情况来更改） 。 使用一根交叉网线连接好板子和 PC 的网口； 7.1.3、打开超级终端，选择端口（和板子的 P3 端口相连的串口端口号，在这里是 com2） 设置相应的参数如下，点确定打开： EL - ARM DSP-IV 实验指导书 25 7.1.4、把光盘中，实验目录下的 UartBootTool 目录拷贝到电脑上，运行应用程序 /UartBootTool/Utilities/DownloadUtility.exe 如下图 在 Transport 栏选择使用的串口号（和板子的 P9 端口相连的串口端口号，在这里是 com1） 在 File 栏点击 open，选择。/UartBootTool/peripheral-boot-images/目录下的 u-boot.bin 文件 如下图： EL - ARM DSP-IV 实验指导书 26 点击 Download 按钮弹出下图所示的确定对话框。 7.1.5、点击确定按钮，同时板子上电； 如果正常，会看到下载进度条在变动。 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 27 下载完后回弹出完成对话框。 7.1.6、u-boot.bin 下载完后会自动启动。在刚才打开的超级终端中可以看到 u-boot 启动后的信息。 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 28 如果是新板子，系统没有配置过，会自动停止在命令行位置（如上图） ； 如果以前烧写过 u-boot，由于在 FLASH 中有配置信息，将会继续启动，需要立即 敲击键盘使 u-boot 停下来。 7.1.7、设置板子的参数：在超级终端下依次输入下面的指令 setenv ipaddr 192.168.3.157 （板子 IP，根据实际情况设） setenv serverip 192.168.3.166 （虚拟机的 IP，根据实际情况设） setenv netmask 255.255.255.0 setenv bootdelay 3 setenv ethaddr 00:50:c2:7e:8A:1D setenv gatewayip 192.168.3.1 （网关，根据实际情况设） setenv bootargs console=ttyS2,115200n8 ubi.mtd=4 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs video=omapfb:mode:8inch_LCD setenv bootcmd nand read.i 80300000 280000 210000; bootm 80300000 saveenv （保存设置好的参数） 7.1.8、在 PC 机上打开虚拟机，运行。要求需要烧写的 x-load.bin.ift，u- boot.bin，uImage，ubi.img 已经拷贝到 linux5 的/tftpboot 目录下( 注意：LINUX 必 须先开 tftp 服务，如果没有开请自行查找资料或参考附录。) EL - ARM DSP-IV 实验指导书 29 7.1.9、烧写 u-boot 在超级终端下依次输入下面的指令 tftpboot 0 x81600000 u-boot.bin nand unlock nand erase 80000 160000 nand ecc sw nand write 0 x81600000 80000 160000 等待烧写完成，断电。 7.2 更新 u-boot 更新 u-boot，是指原来已经烧写过 u-boot，现在需要把修改过的 u-boot 烧写进去的 过程。 要求，板子还可以从 FLASH 启动，否则需要按照 7.1 介绍的方法进行烧写。 步骤： 7.2.1、设置 omap3530 CPU 小板上的拨码开关 SW1 为： SW1.1 SW1.2 SW1.3 SW1.4 SW1.5 SW1.6 ON OFF ON OFF ON OFF 7.2.2、使用串口线一头连接板子的 P9 另一头连接 PC 机的串口 2（串口号可以根 据实际情况来更改） 。使用一根交叉网线连接好板子和 PC 的网口； 7.2.3、打开超级终端，选择端口（和板子的 P9 端口相连的串口端口号，在这里是 com2） EL - ARM DSP-IV 实验指导书 30 设置相应的参数如下，点确定打开： 7.2.4、给板子上电，板子自动启动。按键盘使得板子进入 u-boot 的命令行，如下 图： EL - ARM DSP-IV 实验指导书 31 7.2.5、在 PC 机上打开虚拟机，运行。要求需要烧写的 x-load.bin.ift，u- boot.bin，uImage，ubi.img 已经拷贝到虚拟机的/tftpboot 目录下 7.2.6、设置板子参数（如果已设置好，跳过此步） 在超级终端下依次输入下面的指令 setenv ipaddr 192.168.3.157 （开发板子 IP，根据实际情况设） setenv serverip 192.168.3.158 （虚拟机的 IP，根据实际情况设） setenv netmask 255.255.255.0 setenv bootdelay 6 setenv ethaddr 00:50:c2:7e:8A:1D setenv gatewayip 192.168.3.1 （网关，根据实际情况设） EL - ARM DSP-IV 实验指导书 32 setenv bootargs console=ttyS2,115200n8 ubi.mtd=4 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs video=omapfb:mode:8inch_LCD setenv bootcmd nand read.i 80300000 280000 210000; bootm 80300000 saveenv （保存设置好的参数） 7.2.7、在超级终端下依次输入下面的指令 tftpboot 0 x81600000 u-boot.bin nand unlock nand erase 80000 160000 nand ecc sw nand write.i 81600000 80000 $(filesize) 等待烧写完成，断电。 7.3 u-boot 启动模式设置 设置 8 寸屏从 FLASH 上启动,进入 U-boot 后输入： setenv bootargs console=ttyS2,115200n8 ubi.mtd=4 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs video=omapfb:mode:8inch_LCD setenv bootcmd nand read.i 80300000 280000 210000; bootm 80300000 saveenv 设置 3.5 寸屏从 FLASH 上启动,进入 U-boot 后输入： setenv bootargs console=ttyS2,115200n8 ubi.mtd=4 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs video=omapfb:mode:3.5inch_LCD setenv bootcmd nand read.i 80300000 280000 210000; bootm 80300000 saveenv 7.2x-load 烧写 新板子第一次烧写 u-boot 时已经把 x-load 烧写进了 FLASH，但是修改了 x-load 后 如果需要再次更新时，可以使用这种方法。 步骤： 1、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 1 2、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 2 3、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 3 4、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 4 5、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 5 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 33 6、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 6 7、在超级终端下依次输入下面的指令 tftpboot 0 x81600000 x-load.bin.ift nand unlock nand erase 0 80000 nand ecc sw nand write.i 81600000 0 $(filesize) 等待烧写完成。 7.3内核烧写 步骤： 1、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 1 2、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 2 3、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 3 4、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 4 5、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 5 6、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 6 7、在超级终端下依次输入下面的指令 tftpboot 0 x81600000 uImage nand unlock nand erase 280000 210000 nand ecc sw nand write.i 81600000 280000 $(filesize) 等待烧写完成，断电。 7.4文件系统烧写 步骤： 1、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 1 2、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 2 3、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 3 4、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 4 5、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 5 6、同（7.2 更新 u-boot）的步骤 6 7、在超级终端下依次输入下面的指令 tftpboot 0 x81000000 ubi.img nand unlock nand erase 680000 nand ecc sw EL - ARM DSP-IV 实验指导书 34 nand write.i 81000000 680000 $(filesize) 等待烧写完成，断电。 EL - ARM DSP-IV 实验指导书 35 第 3 章 Linux 操作系统的驱动及应用程序编写实验 1. LINUX 驱动程序编写 LINUX 系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，设备驱动程序是操作系 统内核和机器硬件之间的接口.设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节，这样在应用 程序看来，硬件设备只是一个设备文件， 应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备 进行操作.设备驱动程序是内核的一部分，它完成以下的功能: 1） 、对设备初始化和释放. 2） 、把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据. 3） 、读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据. 4） 、检测和处理设备出现的错误. 在 Linux 操作系统下有两类主要的设备文件类型，一种是字符设备，另一种是块设 备. 字符设备和块设备的主要区别是: 在对字符设备发出读/ 写请求时，实际的硬件 I/O 一 般就紧接着发生了，块设备则不然，它利用一块系统内存作缓冲区，当用户 进程对设备 请求能满足用户的要求，就返回请求的数据，如果不能，就调用请求函数来进行实际的 I/O 操作 .块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的，以免耗费 过多的 CPU 时间来等待. 用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道.每个设备文件都都有其文件属性 (c/b)，表示是字符设备还块设备。另外每个文件都有两个设备号，第一个是主设备号， 标识驱动程序，第二个是从设备号，标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备， 比如有两个软盘，就可以用从设备号来区分他们.（设备文件的的主设备号必须与设备驱 动程序在登记时申请的主设备号一致，否则用户进程将无法访问到驱动程序.） 在系统内部，I/O 设备的存/取通过一组固定的入口点来进行，这组入口点是由每个 设备的设备驱动程序提供的。具体到 Linux 系统，设备驱动程序所提供的这组入口点由 一个文件操作结构来向系统进行说明。file_operations 结构定义于 linux/fs.h 文件中，随着 内 struct file_operations struct module *owner; loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int); ssize_t (*read) (struct file *, char _user *, size_t, loff_t *); ssize_t (*write) (struct file *, const char _user *, size_t, loff_t *); EL - ARM DSP-IV 实验指导书 36 ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t); ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t); int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t); unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *); int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long); long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long); long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long); int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *); int (*open) (struct inode *, struct file *); int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id); int (*release) (struct inode *, struct file *); int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync); int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync); int (*fasync) (int, struct file *, int); int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *); ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int); unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long); int (*check_flags)(int); int (*dir_notify)(struct file *filp, unsigned long arg); int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *)