基于Linux平臺下的FPGA的ARM驅動開發方法

作者：時間：2012-04-18 來源：網絡

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1.5 讀／寫操作

讀和寫都是進行類似的任務，就是從設備到應用程序代碼的數據拷貝。因此，它們的原代碼比較相似：

ssize_t read(struct file*flip，char__user*buff，size_t count，loff_t*offp)；
ssize_t write(struct file*filp，const char__user*buff，size_t count，loff_t*offp)；

read的任務是從設備拷貝數據到用戶空間(使用copy_to_user)，而write方法則是從用戶空間拷貝數據到設備(使用copy_from_user)。

圖1所示是用read參數表示一個典型讀的實現過程。

2 硬件電路

通常在大容量存儲項目中，S3C2410處理器一般作為主CPU，可對EP2S30F67214進行擴展，以使系統具有拍攝、存儲、下載、I／O口擴展的功能。由于FPGA的高速處理能力和易擴展性，ARM與FPGA的結合使用，將在嵌入式系統領域占據主導地位。

本項目中的ARM主要讀取FPGA的數據，然后進行數據處理并送給上位機。其ARM處理器與FPGA的連接關系如圖2所示，其主要連接有32位寬數據線、27位寬地址線以及讀、寫、中斷和片選控制線等。

在S3C2410中，nGPCS4的物理地址為0x2000000—0x28000000，共計128MB的靜態物理空間。中斷方式為下降沿有效。

3 編程實現

3.1 設備驅動初始化

初始化模塊在內核啟動時主要負責初始化FPGA工作。其實現由module_init () 和module_exit ()兩部分組成。其代碼如下：

3.2 異步中斷通知

在應用程序中，可用如下代碼獲得中斷響應：

signal (SIGIO，test_handler)；／*test_handler為函數名字*／
fcntl(fa，F_SETOWN，getpid ())；
oflags=fcntl(fa，F_GETFL)；／*fd為打開設備返回值*／
fcntl (fd，F_SETFL，oflagsOFASYNC)；／*fd為打開設備返回值*／

應當注意的是，不是所有的設備都支持異步通知。應用程序常常假定異步能力只對socket和tty可用。

3.3 地址映射

在Linux設備驅動程序開發過程中，由于驅動程序操作的都是設備的虛擬地址，因此，要使驅動程序對虛擬地址的操作反映到正確的設備上，還需要通過內存管理單元MMU來將設備的虛擬地址映射到正確的物理地址上去，從而保證驅動程序對設備的虛擬地址的操作，也就是要對其相應的物理地址進行操作。使用內存映射的好處是處理大文件時，其速度明顯快于標準文件I／O，這樣無論讀和寫，都少了一次用戶空間與內核空間之間的復制。在用戶空間對FPGA設備的訪問可通過內存映射來實現。FPGA可以看作是硬件連接在S3C2410微處理器的片選信號nGPCS4上的一段物理地址的尋址。因此，必須先把物理地址映射到虛擬地址空間，然后才能對該段地址進行讀／寫。通常用戶可用如下代碼關聯FPGA的地址：

fpga_base=ioremap(FPGA_PHY_START，FPGA_PHY_SIZE)；

4 結束語

本文系統的介紹了ARM基于 Linux平臺下的FPGA的驅動開發方法，并通過開發用戶程序，實現了數據的處理和傳輸，從而實現了FPGA在嵌入式領域的廣泛應用。