基于μCLinux的USB芯片FT245BL驱动步伐实现

摘 要：μClinux是一种面向嵌入衰落处理惩罚器的微型操纵体系，已经在嵌入式操纵体系中占据紧张职位地方。在此先容FTDI公司的USB芯片FT245BL的重要性能、事变原理，并将其应用在Blackfin ADSP-BF533微处理惩罚器的嵌入式开辟平台上，阐明在μClinux下编写与加载USB接口芯片FT245BL的驱动步伐要领，实现了DSP主板的USB端口通讯。
关键词：μClinux；嵌入式体系；FT245BL；配置驱动步伐

0 引 言
    μClinux是针对嵌入式控制范畴的操纵体系，它承继了Linux内核的绝大部分特性，专为没有内存办理单位MMU的嵌入衰落处理惩罚器而计划。它内核小，服从高，源代码开放，包括了完备的TCP／IP网络协议。ADSP-BF533是ADI公司Blackfin系列的高速数字信号处理惩罚器芯片。Blackfin系列是ADI与Intel连合开辟的表现高性能体系布局的首款第四代DSP产品，16位定点DSP内核，新型指令布局，支持C／C++编程，主频达600 MHz，内核电压1．2 V，具有动态电源办理本领，功耗低，扩展本领强，被遍及应用于种种信号处理惩罚。
    这里利用基于Blackfin ADSP-BF533微处理惩罚器的μClinux开辟板，在对外通讯时需用到USB接口。连合实际环境，选择FTDI公司推出的USB芯片FT245BL。重要先容USB芯片FT245BL的事变原理和电路计划，以及如安在μClinux操纵体系下编写和添加其驱动步伐的要领。

1 FT245BL事变原理与电路计划
    传统USB芯片请求计划职员对USB的标准、Firmware编程及驱动步伐的开辟等有较深入的明白，事变量大，开辟周期长，必要经历丰富的计划者才华完成；而FTDI(Future Technology Devices Intl.Ltd．)公司推出的USB芯片FT245BL集成了微控制器，并且把实现USB通讯协议的固件步伐直接固化在芯片中，同时提供了PC真个没备驱动步伐，用户只需举行须要的硬件计划和大略的软件编程，以是大大低落了开辟难度。
1．1 成果布局
    FT245BL是FTDI公司的一款并行FIFO双向数据传输的USB芯片，对付微处理惩罚器它提供8位并行数据总线D0～D7，对付外部主机是标准串行总线或假造接口，其数据传输速率最高可达1 MB／s，提供USBl．1／2．O范例的全速物理接口，支持UHCI／OHCI／EHCI主控制器。
    FT245BL芯片的内部体系布局框架图如图1所示，芯片重要由3．3 V稳压器、USB收发器、串行接口引擎(SIE)、USB协议引擎和先辈先出(FIFO)控制器、6 MHz振荡器、8×倍频器、USB锁相环、复位器、E。PROM接口等构成。其内部设置了2个FIFO数据缓冲区，一个是128 B的吸取缓冲区；一个是384 B的发送缓冲区。串行接口引擎用来完成USB数据的串／并双向转换；USB协议引擎用于办理来自USB配置控制端口的数据流，实现USB主机控制器必要的USB底层协议。
1．2 事变原理
    DSP与FT245BL接口框图如图2所示。主板CPLD用AMS[0：3]和高5位地点线(A19～A15)举行译码；FT245BL的TXE和RXF信号在查问地点有效时，通过DSP读取其状态，果断是否发送数据或吸取数据；TXE用于果断发送FIFO是否满，0为不满，1为满，当TXE为0时，外部DSP向发送FIFO缓冲区写数据，直到发送数据全部写入；RXF用于果断吸取FIFO是否有数据，只要数据个数≥1，RXF就为低，关照DSP可以读取数据。FT245BL的RD和WR信号在读写地点有效时，分别与DSP的ARE和AWE相连，DSP可以读取吸取数据和写入发送数据。

1．3 电路计划
    FT245BL芯片利用主板上的3．3 V和5 V电源供电，主板对外作为一个USB配置。USB总线的电源线连接在芯片的复位引脚RESET上，如许包管了USB芯片平常处于复位状态。

    当USB总线连接到主机时，电源线变高，RESET变高，终极导致RSTOUT变高，由于USBDP引脚配置了一个1．5 kΩ的上拉电阻连到RSTOUT引脚，使得芯片以全速状态连接到主机。FIFO控制器接口包括8位数据线D7～D0、读RD、写WR、发送使能TXE、吸取完毕RXF的5个信号。由于FT245BL芯片没有片选线，以是信号都是颠末主板CPLD内部的译码电路处理惩罚后才连接的。DSP采取停止机制读取FIFO的数据，以是将RXF连接DSP的可编程端口(PF3)，用以孕育产生停止。

2 FT245BL驱动步伐的编写
    这里以ADI公司的ADSP-BF533为例，先容USB接口芯片FT245BL在μClinux下驱动步伐的编写。依据FT245BL芯片的结会商接口计划，决定将其作为字符配置来开辟它的驱动步伐。所用开辟平台的硬件布局如下：

   
2．1 确定配置的配置名称和主配置号
    主配置号是内核辨认差别范例配置的惟一标识，内核利用主配置号将配置与相应的驱动步伐映射起来。开辟新的驱动步伐，必须找到一个还未被利用的主配置号，分派给本身的字符配置。主配置号的确定可以通过两种要领：一是静态定义；二是动态分派。该驱动采取的是静态主配置号，在ft245b1．C文件中直接定义设置为254，#define ft245bl_major 254。
2．2 确定编写必要的file-operations数据布局中的成果函数
    该驱动文件ft245b1．C中定义的file_operations数据布局：

   
2．3 配置的注册与刊出
    配置驱动在调用前必须起首向体系注册，这时就实行加载函数static int_init ft245bl_init(void)。该函数的内核语句是register_chrdev(ft245bl_major，FT245BL_DEV，&ft245bl_fops)字符注册函数。此中，ft245bl_major是配置驱动向体系申请的主配置号；FT245BL_DEV是USB配置的名称；ft245bl_fops是之前定义为file_operations数据布局的各个成果函数的文件指针。该函数返回值为0，表现注册告成；返回-INVAL，表现申请的主配置号非法；返回-EBUSY，表现该配置号正在利用。配置注册告成后，配置名会出如今体系的／proc／devices文件中。
    配置有注册就有卸载，卸载字符配置必要调用函数unregister_chrdev(ft245bl_major，FT245BL_DEV)，参数有主配置号和配置名两个，USB退出驱动，用staticvoid_exit ft245bl_exit(void)函数。
2．4 编写相应的成果函数
    对付每一个配置驱动步伐来说，都有一些与此配置密切相干的成果函数，通常对付块配置大概字符配置来说，都存在着诸如打开、封闭、读、写这一类的操纵。当举行体系调用时，将主动地利用驱动函数中特定的函数来实现详细的操纵。打开函数open()重要完成以下操纵，即查抄配置错误(诸如配置未就绪或相似的硬件题目)，要是是初次打开，则初始化配置；读取次配置号；分派和填写要放在file→private-data内的数据布局；增长利用计数。读函数read()用来从外部配置中读取数据，当其为NULL指针时，将引起read()体系调用返回-EINVAL(“非法参数”)。函数返回一个非负值表现告成地读取了多少字节。写函数write()向外部配置发送数据，要是没有这个函数，返回一个-EINVAL；要是返回值非负，就表现告成写入的字节数。当配置被封闭时调用release()这个操纵，偶然也称为close()。它应该完成以下操纵：利用计数减1;开释open分派在file→rivate-data中的内存；在末了一次封闭操纵时封闭配置。下面是FT245BL驱动步伐读函数read()的实现：

    读取函数ft245bl_read通过果断USB芯片RXF管脚的状态来处理惩罚吸取到的数据，要是RXF为0，表现吸取缓冲区(RX FIFO)中至少有1个数据，处理惩罚器读取一个数据后重新回到果断；要是RXF为1，表现芯片没有吸取到数据，这时步伐启动停止等待变乱函数wait_event_interruptible，内核从USB配置驱动中开释出来，运行其他步伐，直到有新的数据到来时，内核起首实行停止处理惩罚函数ft245bl_rx_handler，将停止标记位irqflag置1，唤醒等待行列步队ft245bl_waitqueue，然后再回到读取函数中连续运行。
2．5 停止处理惩罚
    配置驱动步伐通过调用停止申请函数申请停止，其格局为：

    函数调用告成返回0值，返回-INVAL表现停止号高出范畴大概handler=NULL；返回-BUSY表现停止已经被占用且不克不及共享。此中，handler是停止处理惩罚子步伐指针，停止孕育产生时主动调用该函数；参数irq为停止号；pt_regs为停止产生之前寄存器的映像，很少利用；irqflags控制停止举动。irqflags=SA_INTER-RUPT表现它在运行时将克制全部的停止；irqflags=SA_SHIRQ表现共享此停止处理惩罚步伐；devname为配置名称；dev_id用于支持停止的共享，它将作为第2个参数转达给停止处理惩罚函数，可以利用它来转达一些须要的信息。该停止处理惩罚步伐如下：

3 实现驱动步伐的加载
    驱动步伐可以根据两种方法编译：一种是静态编译进内核；另一种是编译成模块以供动态加载。该配置驱动步伐采取静态编译进μClinux内核。下面以在嵌入式μClinux体系中需新建一个USB字符型配置FT245BL为例，先容配置驱动步伐的添加的一系列步调。
3．1 配置相干信息
    起首，将编写好的驱动步伐复制到μClinux体系的文件目次中。新建ft245bl目次同一办理USB配置的驱动文件包括C文件、头文件、编译文件、配置文件，存放于目次μClinux-dist／linux-2．6．x／drivers／char／下，在ft245bl下新建Makefile，并在下面两个编译文件中添加编译指令：

    在ft245bl下新建配置文件Kconfig，添加驱动名FT245BL_DRIVER、菜单选项名称USB ft245bl Driv-er、菜单有效选项DRIVER_FT245BL及驱动阐明，代码如下：

    第1项是μClinux体系为配置驱动创建的驱动文件名及地点目次；第2项是配置范例；第3项是配置驱动文件的权限；第4，5项分别为用户ID和组ID；第6，7项为主配置号和次配置号；第8，9，10项分别为次配置号的肇始号码、增量和数量。
3．2 编译驱动步伐
    在／home／μClinux／μClinux-dist目次下运行make menueonfig举行配置，在字符配置选项中可以望见方才添加的FT245BL Driver选项，选中它。通过make的一系列编译，全部内核和应用步伐源代码将被编译，编译结束后将孕育产生二进制文件uImage。
3．3 加载驱动步伐
    这里的BF533主板中数据存储器SDRAM大小为32 MB，地点为0～Ox02000000；异步存储区BootFLASH大小为4 MB，地点为0x20000000～0x203FFFFF。在／home／μClinux／μClinux-dist运行指令下，把uImage文件拷贝到／svr／tftp目次，tftp是一个大略的ftp下载：
    cp images／uImage／svr／tftp
    打开超等终端μClinux，接通目标板电源或按复位键，目标板上的u-boot主动启动，通过超等终真个串口输入下令：

    到此，在μClinux中添加配置驱动步伐的事变已经完成。

4 结 语
    先容了基于Blackfin ADSP-BF533开辟板，在μClinux环境下USB芯片FT245BL驱动步伐的计划与加载。简述了配置驱动步伐开辟的进程，并给出了读函数和停止函数的实例，阐明白在μiClinux下怎样添加FT245BL驱动步伐的要领，实现了DSP主板的USB端口通讯。