基于ARM平臺和Linux2_6內(nèi)核的SD卡驅(qū)動設計

1、Computer Knowledge and Technology 電腦知識與技術(shù)計算機工程應用技術(shù)本欄目責任編輯:梁書第6卷第28期(2010年10月基于ARM 平臺和Linux2.6內(nèi)核的SD 卡驅(qū)動設計魯亞東,程勇(山東科技大學,山東青島266510摘要:主要分析SD 卡協(xié)議,Linux 系統(tǒng)驅(qū)動程序,S3C2440芯片的SD 卡接口。整體上詳細給出Linux2.6內(nèi)核下,基于SD 總線協(xié)議的SD 卡驅(qū)動程序的具體設計以及注意事項。關(guān)鍵詞:ARM ;嵌入式Linux ;SD 卡;設備驅(qū)動;S3C2440中圖分類號:TP316文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(201028-81

2、31-02The Design of SD Driver Based on ARM and Kernel of Linux2.6LU Ya-dong,CHENG Yong(Shandong University of Science and Technology,Qingdao 266510,ChinaAbstract:The main analysis of SD card agreement,Linux system drivers,and SD card interface of S3C2440.For more,on the whole give a detailed design o

3、f SD card driver in line with the SD card bus driver and Linux2.6kernel as well as the specific design considerations.Key words:ARM;embeded linux;SD card;device driver;S3C2440SD 存儲卡(Secure Digital Memory Card是基于Flash 技術(shù)的新一代存儲器,具有體積小、容量大、數(shù)據(jù)傳輸快、移動靈活等優(yōu)點,設計它是為了滿足新出現(xiàn)的多媒體電子消費產(chǎn)品對于保密,容量,性能和應用環(huán)境的要求。是許多便攜式電子儀

4、器理想的外部存儲介質(zhì),在數(shù)碼相機、MP3、手機,PDA 與大容量存儲設備中被廣泛使用。隨著處理器能力的提升以及系統(tǒng)復雜度的提高,更多嵌入式系統(tǒng)選擇使用操作系統(tǒng)來提高開發(fā)速度,降低開發(fā)風險和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性.Linux 操作系統(tǒng)具有內(nèi)核小,開源,穩(wěn)定和可裁剪等優(yōu)點,在嵌入式設備中得到了廣泛的應用。1SD 概述和協(xié)議SD 卡的引腳具有雙重功能,既可工作在SD 模式,也可工作在SPI 模式。SD 模式數(shù)據(jù)通信是基于以起始位開始、以停止位結(jié)束的數(shù)據(jù)位流。SPI 模式數(shù)據(jù)是面向字節(jié)的。每個命令或數(shù)據(jù)塊都由8位的字節(jié)組。SD 卡從SD 模式中喚醒。如果CS 信號在復位命令(CMD0被接收期間被拉低,并進入

5、空閑模式,如果認為是SD 模式被需求則不會響應此命令,仍在SD 模式下。如果SPI 模式被需求,則卡將會切換到SPI ,且用SPI 模式R1響應。唯一返回SD 模式的方法是進入上電周期。在SPI 模式下,SD 存儲卡協(xié)議狀態(tài)機不被遵守。所有的在SPI 模式下被支持的SD 存儲卡命令總是可用的。不同的模式下,引腳的功能不同。SD 模式多用于對SD 卡讀寫速度要求較高的場合,SPI 模式則是以犧牲讀寫速度換取更好的硬件接口兼容性。ARM9芯片S3C2440的SD 卡通信是基于9管腳的接口(時鐘線,命令線,4個數(shù)據(jù)線和三個電源線,工作在低電壓范圍。2SD 卡驅(qū)動設計2.1SD 卡驅(qū)動分析Linux

6、系統(tǒng)設備主要分為三種類型:字符設備:以比特流形式訪問設備。塊設備:以固定大小的快來訪問設備,每次訪問都是以塊大小的整數(shù)倍進行。網(wǎng)絡設備:處理網(wǎng)絡事務的接口。SD 卡屬于塊設備,因此設計其驅(qū)動是按塊設備類型的驅(qū)動來編寫。Linux 系統(tǒng)空間分為:用戶空間和內(nèi)核空間。驅(qū)動程序工作于系統(tǒng)內(nèi)核空間。在Linux 系統(tǒng)中設備驅(qū)動通過靜態(tài)編譯和動態(tài)加載兩種方式與系統(tǒng)建立連接。由于動態(tài)加載靈活方便,我們使用這種方式設計SD 卡驅(qū)動。在這個過程中我們使用到兩個Linux 系統(tǒng)命令:加載命令inmod,卸載命令rmmod 它們工作于用戶空間,驅(qū)動程序必須實現(xiàn)與之對應的工作于內(nèi)核空間的函數(shù):module_init

7、(void和module_exit(void。要在系統(tǒng)中正確的訪問SD 卡必須在其驅(qū)動加載時注冊SD 卡,這時需要使用系統(tǒng)接口函數(shù):int register_blkdev(unsigned int major,const char *name,struct block_device_op -erations *bdops;當不需要訪問SD 卡時,我們在卸載模塊時,要在系統(tǒng)中注銷SD 卡,這時需要用到系統(tǒng)接口函數(shù):int unregis -ter_blkdev (unsigned int major,const char *name,;其中,major 表示塊設備主設備號;name 表示塊設備名

8、稱;bdops 時一個結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù),定義對設備操作的成員函數(shù)。它的定義如下:struct block_device_operationsint (*open(struct inode*,struct file*;int (*release(struct inode*,struct file*;收稿日期:2010-07-16作者簡介:魯亞東(1986-,男,河南信陽人,山東科技大學,碩士,計算機控制與嵌入式系統(tǒng)專業(yè);程勇(1951-,男,山東泰安人,山東科技大學,教授,研究方向為嵌入式系統(tǒng)與計算機控制。ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology電

9、腦知識與技術(shù)Vol.6,No.28,October 2010,pp.8131-8132E-mail:kfyj Tel:+86-551-569096356909648131Computer Knowledge and Technology 電腦知識與技術(shù)計算機工程應用技術(shù)本欄目責任編輯:梁書第6卷第28期(2010年10月 (上接第8130頁3Rezavi B.Design of Analog CMOS Integrated CircuitsM.New York,McGran-Hill,2001:514-546.4Roche J,Rahajandraibe W,Zad L,et al.A New

10、 Adaptation Scheme For Low Noise and Fast Settling Phase Locked LoopC.IEEE Midwest Symposium on Circuit and Systems,2008:197-200.5張亞南,解光軍.鎖相環(huán)中一種新型電荷泵結(jié)構(gòu)的設計J.微計算機信息,2008,24(29:271-272.6Larsson P.A 2-1600-Mhz CMOS Clock Recovery PLL with Low-Vdd CapabilityJ.IEEE Journal of Solid-State Circuits,1999,34(

11、12:1951-1960.7Lin Yijing,Sheng Shimin.A Novel Charge Pump in PLLJ.Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis,2002,38(3:384-386.int (*ioctl(struct inode*,struct file*,unsigned ,unsigned long;int (*check_media_change(kdev_t;int (*revalidate(kdev_t;struct module *owner ;在驅(qū)動程序中,對SD 卡系統(tǒng)軟硬件環(huán)境初始化

12、,需要實現(xiàn)open 函數(shù);在SD 卡訪問結(jié)束時,對于資源的清除,需要實現(xiàn)release函數(shù)。在SD 設備驅(qū)動中占據(jù)主要位置時SD 卡的讀寫功能實現(xiàn)。讀寫功能通常在請求隊列中實現(xiàn),Linux 系統(tǒng)會自動處理每個設備的請求隊列,因此我們注冊設備時應當通知系統(tǒng):這個設備讀寫的請求隊列以及具體函數(shù)的實現(xiàn)。注冊和初始化請求隊列,需要實現(xiàn)系統(tǒng)接口函數(shù):blk_init_queue (request_requeue_t *queue,re -quest_fn_proc *request;完成請求隊列清理工作,需要實現(xiàn)系統(tǒng)接口函數(shù):blk_cleanup_queue (request_requeue_t *q

13、ueue;其中re -quest_requeue_t *queue 為請求隊列;request_fn_proc *request 為請求方法。我們在設計SD 卡時采用中斷方式。這就要求在家中驅(qū)動時要注冊中斷,需要實現(xiàn)系統(tǒng)接口函數(shù):request_irp ;在卸載驅(qū)動時要注銷中斷,需要實現(xiàn)系統(tǒng)接口函數(shù);free_irp 。至此,我們整體上分析整個SD 卡驅(qū)動設計步驟和藥實現(xiàn)函數(shù)。在系統(tǒng)中位SD 卡建立一個對應的設備文件,然后就可以用訪問普通文件的方式,訪問SD 卡上的數(shù)據(jù)信息。2.2SD 卡驅(qū)動程序流程圖1為SD 卡驅(qū)動程序流程圖。3結(jié)束語本文主要介紹了ARM9芯片S3C2440的SD 卡接口,SD 卡的協(xié)議,SD 卡的操作和Linux2.6內(nèi)核驅(qū)動程序設計接口。然后給出了在ARM 和Linux2.6內(nèi)核下,SD 卡驅(qū)動程序的具體設計與實現(xiàn)方法和流程。參考文獻:1孫天澤,袁文菊.嵌入式設計及Linux 驅(qū)動開發(fā)指南基于A