嵌入式Linux应用程序开发实验报告期末作业.docx
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嵌入式Linux应用程序开发实验报告期末作业
软件学院大作业设计报告
课程名称：
嵌入式Linux应用程丿予开发
题
目:
基于UP-CUP2440平台的驱动程序开发和QT程序开发
专
业：
计算机软件
班
级：
计算机软件
111班
姓名
学号：
鲁飞8000611038
卢惠民8000611021
戚成林8000611032
慕一聪8000611018
刘备8000611006
任课教师：
李岚职称:
副教授
完成时间：
2014年6月11日
一、小组成员分工3
二、实验任务3
三、主要仪器设备及耗材3
四、实验步骤3
一、驱动3
1.基本知识：
4
2.实验原理：
4
3.具体实现：
5
二、QT计算器9
1.QT程序设计10
2.虚拟机下进行编译：
15
3.下载到开发板上运行：
17
六、实验数据及处理结果18
七、思考讨论题或体会或对改进实验的建议18
八、参考资料：
19
、小组成员分工
分工：
鲁飞：
QT设计与设计报告
卢惠民：
QT设计与设计报告
戚成琳：
驱动与设计报告
慕一聪、刘备：
设计报告
、实验任务
1•编写基于UP-CUP2440硬件平台的GPIO驱动程序
必选功能：
使中断按键按下后，开发板上的LED灯能作如下闪动：
a）连续性闪动，跑马灯：
如：
1-2-3-1-2-3…或3-2-1-3-2-1
b）间隔性闪动：
如：
1-3-2-1-3-2…或3-1-2-3-1-2…
进阶功能：
改变中断按键的控制功能，使中断按键按下后，LED灯不断闪亮，再
次按下后，LED灯灭。
2.QT计算器
三、主要仪器设备及耗材
PC，WindowsXp，H-JTAG，H-Flasher，DNW，开发实验箱。
四、实验步骤
一、驱动
思路：
前后台思想：
在中断模块中设置一个计数的变量，每一次中断计数器加一。
然后在GPIO驱动模块的ioctl（）函数中分情况使跑马灯按要求闪动或熄灭
1.基本知识:
（1）设备驱动程序可以使用模块的方式动态加载到内核中去。
（2）模块的必需组成部分：
模块加载函数，insmod时调用。
模块卸载函数，rmmod时调用
模块许可证LICENSE说明
（3）数据结构file_operation中定义驱动程序会使用的函数。
（4）在获得了系统分配的设备号之后，必须要通过注册才能实现设备号和驱动程序之间的关联。
（5）打开设备和释放设备，没什么要特别注意的。
（6）读写设备：
把内核空间的数据复制到用户空间去，或者从用户空间复制到内核空间。
read（）里面使用copy_to_user（）就可以将内核空间的值传到用户空间去。
这一点在本实验的驱动程序的实现中起着至关重要的作用。
（7）ioctl（）则是对IO寄存器的控制，在本实验中就要用ioctl（）来实现不同的跑马灯亮灭。
2.实验原理:
UP-CUP244O幵熒平含茂置了3个GPIO制的LED.和1个可曲搂产生外酒碇件申師的在:
建.LED别悭用S3C241U/SJC244O的GPL'S，1卍（_乩GPC7（PXA270的LiPKXbGP1CH.GPIO?
；>三牛GPIO，披德接判TNT3中勘（PXA27O的GPJO97>
Rcgntor
Adckwi
KW
Dmcriplion
GPCCOM
3x56000020
FVW
S'i艸莎理口鸠ofportC
QnO
GPCDAT
2x56000024
R/W
Tneda^regsterformrtC
Undef,
GROUP
Dx5a0000?
8
R/W
PulkjpdiMUMrHgilfififafpodC
0^0
Reserved
3»i50OOM2t
—
■
GPC7
[15;14]
00=Input01=Output
10=LCD^LPCREVB11=Reserved
GPC6
[13:
12]
00=Input01■Output
10=LCDLPCREV11=Reserved
[11:
10]
00=Input01=Output
10=LCD^LPCOE11=Reserved
3•具体实现:
（1）中断驱动模块：
该模块只需在老师给的实例的基础上加以修改就行。
（1）模块初始化函数中，请求中断处理函数：
ret=request_irq（S3C2440_IRQ5,s3c2440_IRQ3_fun,SA_INTERRUPT,"S3C2440_IRQ5",NULL）;
中断处理函数为：
s3c2440_IRQ3_fun（）
在此中断处理函数中，用一个全局变量count在每一次中断的时候加1，由于我们的开
发板按一次会处理两次，所以计数到7的时候，必须使count恢复到1。
具体实现如下：
intcount=0;
irqreturn_ts3c2440_IRQ3_fun（intirq,void*dev_id,structpt_regs*reg）
{
printk（"enterinterrupt5!
\n”）；
count++;
if（count==7）
count=1;
}
（2）设备初始化：
staticint__inits3c2440_interrupt_init（void）
{
intret;
intflags;
local」rq_save（flags）;
//bysprife
s3c2410_gpio_cfgpin（S3C2410_GPF5,S3C2410_GPF5_EINT5）;s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPF5,1）;
//end
set_irq_type（S3C2440_IRQ5,/*IRQT_FALLING*/IRQT_LOW）;
local」rq_restore（flags）;
ret=request_irq（S3C2440_IRQ5,s3c2440_IRQ3_fun,SA_INTERRUPT,
"S3C2440_IRQ5",NULL）;
if（ret）{
printk（"S3C2440_IRQ5request_irqfailure"）;returnret;
}printk（DEVICE_NAME"int05initialized\n"）;
return0;
}
（3）设备退出：
staticvoid__exits3c2440_interrupt_exit（void）
{free_irq（S3C2440_IRQ5,NULL）;
printk（DEVICE_NAME"unloaded\n"）;
}
（4）module」nit（）注册设备
（5）module_exit（）卸载设备
（6）还有LICENSE必须要设置：
MODULE_LICENSE（"GPL"）;
本模块最需要注意的地方：
因为count是要导出给其他模块用的，所以必须使用EXPORT_SYMBOL_GPL（count）;
这就是我出错的地方之一。
（2）GPIO驱动：
（1）结构体file_operation的定义：
structfile_operationsgpio_fops={
.owner=THIS_MODULE,
.open=gpio_open,
.ioctl=gpio_ioctl,
.read=gpio_read,
.release=gpio_release,
};
（2）GPIO的模块加载部分：
必须完成字符设备的注册。
需要调用gpio_setup_cdev（）,该函数用于字符设备的创建和注册函数。
首先要定义结构体变量：
staticstructcdevgpio_cdev;
该函数的具体实现：
staticvoidgpio_setup_cdev（structcdev*dev,intminor,structfile_operations*fops）{
interr,devno=MKDEV（major,minor）;cdev_init（dev,fops）;
dev->owner=THIS_MODULE;
dev->ops=fops;
err=cdev_add（dev,devno,1）;
if（err）
{
printk（KERN_NOTICE"Error%daddinggpio%d",err,minor）;
}
}
（3）intgpio_open（structinode*inode,structfile*filp）打开设备时，就要设置GPIO口的电平。
设置相应的GPIO口为输出模式。
具体代码如下：
intgpio_open（structinode*inode,structfile*filp）{
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC5,0）;s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC6,0）;s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC7,0）;s3c2410_gpio_cfgpin（S3C2410_GPC5,S3C2410_GPC5_OUTP）;s3c2410_gpio_cfgpin（S3C2410_GPC6,S3C2410_GPC6_OUTP）;s3c2410_gpio_cfgpin（S3C2410_GPC7,S3C2410_GPC7_OUTP）;
return0;
}
（4）ssize_ts3c240_gpio_read（structfile*filp,char*buf,size_tcnt,loff_t*f_pos）
该函数要将一count值传到用户空间去，在用户空间里调用ioCtl（）函数时就需要count值具体实现：
ssize_ts3c240_gpio_read（structfile*filp,char*buf,size_tcnt,loff_t*f_pos）{
interr;
if（err=put_user（count,buf）<0）returnerr;
returncnt;
}
（5）接下来就是实现跑马灯控制的ioctl（）了,如果count为1时，则实现按1，2，3顺序不断亮灭。
如果count为3时，则实现按1，3，2跳跃式不断亮灭。
如果count为5时，则关闭所有led灯。
具体代码实现如下：
intgpio_ioctl（structinode*inode,structfile*file,unsignedintcmd,unsignedlongarg）{
switch（count）
{
case1:
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC5,0）;s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC6,1）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC7,1）;mdelay（200）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC5,1）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC6,0）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC7,1）;mdelay（200）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC5,1）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC6,1）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC7,0）;break;
case3:
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC5,0）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC6,1）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC7,1）;mdelay（200）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC5,1）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC6,1）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC7,0）;mdelay（200）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC5,1）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC6,0）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC7,1）;break;
case5:
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC5,1）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC6,1）;
s3c2410_gpio_pullup（S3C2410_GPC7,1）;break;
default:
break;
}
}
（6）卸载模块
（7）LICENSE设置
（3）测试代码的实现：
打开GPIO设备
若打开成功则在while
（1）循环里调用read（）,再调用ioctl（）.具体代码如下：
#include
#include
#include
#include
#include
#includeintmain（void）
{fd=open（"/dev/gpio",O_RDWR|O_NONBLOCK）;
if（fd<0）
{
perror（"open/dev/gpioerror!
\n"）;
exit
（1）;
}printf（"open/dev/gpiosucessfully!
\n"）;
while
（1）
{
read（fd,&count,1）;
ioctl（fd,0,0）;
}
return0;
}
（四）两个模块的Makefile：
只需分别修改一下Targe,生成的模块名，和可执行文件就行。
2.操作过程：
（1）先make中断模块，生成int.ko
（2）insmodint.ko
（3）然后makeGPIO,生成gpio.ko
（4）Insmodgpio.ko然后分配一个设备号241
（5）生成结点：
mknod/dev/gpioc2410
（6）再回到int目录下，也生成结点。
mknod/dev/intc2400
（7）可以lsmod/dev/XX看是否成功安装设备驱动
（8）交叉编译test.c
（9）运行驱动测试程序./test,按键进行测试。
二、QT计算器
QT计算器的开发环境主要是VMware下的编译、xp下的超级终端、以及win7下的qt-creator的程序的编译和调试。
1.QT程序设计
由于qt-creator在win7下具有调试功能，编写程序相对比较容易
主要用到的软件是qt-creator：
界面如下：
计算器界面设计如下:
为按钮添加槽函数:
在calculor.h函数中自动生成相应的函数，如下:
再在calculor.cpp函数中为每个函数实现相应的代码功能：
对于数字按键的处理类似，如下：
主要调用trans函数：
对于符号的函数处理类似，如下：
主要调用cal函数进行计算：
清零函数：
回退函数：
等号的处理函数：
正负号的处理函数：
优点：
可以实现回退、正负号逻辑处理，保留两位小数精度、可以实现混合运算（连加、或连乘灯）在操作的过程中有一点需要注意，是按完数字键以后再按正负号。
2.虚拟机下进行编译：
需要注意的是，一定要用QtEmbeddec下进行编译，否则在开发板端将不能运行将可执行程序拷到NFS共享目录下：
在test_QT下修改批处理程序：
保存退出即可，在开发板端执行的时候就直接执行test.sh文件
3•下载到开发板上运行:
首先需要对开发板进行初始化配置，即执行校准文件及其之后的一些配置，具体见实验九
执行校准文件:
D2
Lv-1tich:
/Mni/nfs/Frolletech/binled..ID:
Couildniop^ntslibconfigfile:
Nosuchfileordirec（ory
ls_config:
11seekttydf
ui0-1:
/mit/nts/1rol1etechNed..
Lip-tAch:
/MntHI辭
123SRC曰sthello!
ptyz2It^ul
k,cttynf
4'」
ui>-tech:
/iRM/nfs**cdTrolltech/up-tech:
Znnt/nfs/Troiltech-*ls
up-tccti:
/imt/nfs/TrolltechNedQtfvt）9dded-fi6R-jri■/
tn-tach:
/■nt/nf5/TrQlltech/fltFubedded-*.k.fl-ar»^RxpfjriQTDIR=宇PHD<0IFKihH^k）f»d（.44）.-ir»tv）-[ech:
/Hnt/nF^/lrDlltedi/DLtabedded-4.4.0-drntteMporiLAHG*zh_CNkV-tedi:
/Hit/nfs/Tr/*irt/nf^/Trollt9ch/fltE*iwtiiidkeis_calibratets_printis_tesl
up-tech:
/pnt/hf^/Trnl1trrli/Qtrubfrddrd-i4.e-or»/binIt./ts_calibrnicCbuldntloadnodulepthrtsthrd"lesloaded
Is_cchli9Sikc^sjs
uo・Ltiih:
Fwit/nfs/Trollicch/€tEiib（i・4，&.0-ar^FbinH_
Hexport盹叩ortMex^grtHexportHexportHexporIHoxportHtj-xhortHexuort
LilLIBftmPRTH=tPHD/libTSLIB-ISDEVICE=/deu/ewnWTSITR_PIJCTNUFR-（PWD/lib/ts1SIIECONSO.FDIVTCF-ntnp1SL1BCUWFlLE-tPHD/eWixconfPOINiTERCRLFlLE=*PWD/«tc/ts-callb.confQMSMOUSEPftOTO=tslib：
/dcv/cventDTUBCftLlBFlLE=tPWD/etc/ts-caIib.ccnf01QUSFONTDIMCPHD/lih/F«）ts
I?
■!
|U€Wireoi-fl-KL
rr
TMtrdQixi.Lfa馨如MKik±IbA
|*
*4-Sift啊定电总
最后执行批处理程序:
六、实验数据及处理结果
见实验步骤
七、思考讨论题或体会或对改进实验的建议
本次实验经过反复进行，最终还是有收获的，从一开始什么都不懂，到最后掌握了设备驱动程序的结构，以及实现过程中一些要注意的问题。
我们搜索了大量资料，并且通过同学的帮助，了解了许多额外的但必须要用到的知识：
【
1.extern:
引用其他文件里的变量必须使用。
2.put_user（）,get_user（）
copy_to_user（）
copy_from_user（）
在内核空间和用户空间交换数据时，get_user和put_user是两个两用的函数。
相对于copy_to_user和copy_from_user将在另一篇文中分析），这两个函数主要用于完成一些简单类型变量（char、int、long等）的拷贝任务，对于一些复合类型的变量，比如数据结构或者数组类型，get_user和put_user函数还是无法胜任
，这两个函数内部将对指针指向的对象长度进行检查，在arm平台上只支持长度为1,
2，4，8的变量。
copy_to_user--Copyablockofdataintouserspace.copy_from_user--Copyablockofdatafromuserspace.get_user--Getasimplevariablefromuserspace.put_user--Writeasimplevalueintouserspace.
3.系列函数的定义在arch/arm/mach-s3c2410/gpio.c，相关的宏定义在include/asm-arm/arch-s3c2410/regs-gpio.h
（1）voids3c2410_gpio_setpin（unsignedintpin,unsignedintto）;
设置相应GPIO口的输出值，例如：
pin=S3C2410_GPG2,to=0，则设置S3C2410_GPG2的输出值为0;pin=S3C2410_GPG2,to=1，则设置S3C2410_GPG2的输出值为1。
（2）unsignedints3c2410_gpio_getpin（unsignedintpin）;
获取相应GPIO口的值。
3）voids3c2410_gpio_cfgpin（unsignedintpin,unsignedintfunction）;
设置相应GPIO口的工作模式，输入、输出、中断等。
（4）unsignedints3c2410_gpio_ge
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