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        基于S3C244O嵌入式Linux下C02激光雕刻系統步進電機驅動程序的設計

        作者: 時間:2010-09-29 來源:網絡 收藏

        3 Linux
        Linux操作將所有的設備(而不僅是存儲器里的文件)都看成文件,以操作文件的方式訪問設備。應用程序不能直接操作硬件,而是使用統一的接口函數調用硬件。設備是操作內核和硬件之間的接口。Linux設備驅動與內核接口可分為三大方面:a.與啟動代碼的接口對設備進行初始化;b.與內核接口通過數據結構file.operrations來完成;c.與設備的接口對設備進行讀寫操作。
        是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。而脈沖信號的頻率和脈沖數是控制的兩個重要方面。本系統電機4路脈沖輸出由硬件地址0x28000006的bit0~bit3控制,bit0對應MOTOR A+,bit1對應MOTOR B+,bit2對應MOTOR_A-,bit3對應MOTOR_B-。這里針對整步模式下的步進電機進行脈沖分配信號,半步模式的步進電機正轉導電狀態時的控制順序為A+_A+B+_B+_B+A-_A-_一A-B-_B-,整步模式的步進電機正轉導電狀態時的控制順序為A+_B+_A-_B-。
        因此在程序中需要通過編制脈沖分配信號來控制步進電機,并通過修改脈沖分配信號來實現對步進電機方向的控制。圖2是用軟件形成環形脈沖的流程圖。
        系統中的步進電機只響應應用程序傳送給驅動的步進量和部分參數,只能順序地進行控制操作,因此它可作為字符設備來進行驅動。在驅動程序中,需要提供幾個操作函數的入口點,分別為open、read、write、ioet1等。而ioct1函數尤為重要,系統通過調用這個函數可以控制步進電機的轉動。
        在初始化函數中,會將驅動程序的file operations結構連同其主設備號一起向內核進行注冊。對于字符設備使用以下函數進行注冊:int register_chrdev(unsigned int major,const char*name,struct file_operations*fops);其中,unsigned int major為定義的主設備號,const char*name為定義的設備名稱,這里把設備名宏定義為stepper。file_operations*fops為定義的指針變量。申請控制步進電機的端口用以下函數進行調用:request_region(0x28000006, 1, const char*name);因為步進電機用到了I/O端口,而在S3C2440中操作端口要用虛擬地址而非實際的物理地址,因此要修改內核代碼。修改文件內核源代碼中間的smdk.c,該文件在linux/arch/arm/mach-s3c2440中,在結構體static struct map_descsmdk_io_desc[]中添加一行數組元素{0xd3000000,0x28000000,Ox01000000,DOMAIN_IO,0,1,0,0},則步進電機的物理地址0x28000006對應的虛擬地址為0xd3000006,在驅動程序中應對這個地址進行操作。
        根據上面提到的步進電機的脈沖分配信號,定義它半步模式正轉脈沖為:
        unsigned char pulse_table[]=
        {0x11,0x33,0x22,0x66,0x44,Oxcc,0x88,0x99};
        利用應用程序傳遞給stepper ioct1的參數arg來判斷轉動方向。編寫ioctl函數用來接收應用程序對于步進電機的控制。以下是部分驅動程序代碼:

        10b.JPG

        設備卸載與前面提到的設備注冊是相反的過程。當從系統中卸載一個模塊時,主設備號要得到釋放。這一操作可以調用以下函數進行模塊清除:
        int unregister_chrdev(unsigned int major,const char*name);
        首先,編譯步進電機模塊,打開內核中drivers/char/Konfig文件,添加如下語句:
        Config STEPPER_MODULE、tristatestepper module、depends on ARCH_S3C2440、help、stepper driver module。
        在終端中運行命令make menuconfig,進入內核配置主菜單,在DeviceDriver→Character device菜單中看到剛才所添加的選項了,之后編譯為模塊方式。
        其次,打開內核中drivers/char/Makefile文件,添加如下語句:
        obj-$(CONFIG_STEPPER_MODELL)+=stepper_module.o
        最后,回到內核源代碼根目錄位置,執行make modules,就可生成系統所需要的內核模塊文件stepper module.ko了。至此,完成了步進電機模塊驅動的編譯。之后,便可使用insmod、rmmod命令分別對模塊進行加載、卸載了。

        4 結論
        Linux系統下,設備驅動程序是內核和硬件之間的接口,本文采用字符設備的思想去實現步進電機驅動程序的開發,介紹了Linux驅動程序的原理,歸納了驅動程序開發的一般流程,并結合步進電機的驅動闡述了驅動程序的編寫。與原有通過操作PC機來控制步進電機相比,本文是在Linux操作系統支持MMU的情況下完成了對步進電機的控制。

        linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解(linux不再難懂)

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