頻譜儀多種內核間通信機制的方案設計
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Linux操作系統將所有的設備(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驅動程序。在設計的驅動程序中，首先要根據驅動程序的功能完成file_operations結構中的函數實現，不需要的函數接口可以直接在file_operations結構中初始化為NULL。而file_operations結構變量會在驅動程序初始化時注冊到系統內部。當操作系統對設備操作時，就會調用驅動程序注冊的file_operations結構中相應的函數指針。
對于Linux驅動的注冊有兩種方式：一種是直接編譯到內核中，在系統啟動時即對設備進行注冊；另一種是以模塊的方式注冊設備，需要在系統啟動后用命令對設備進行注冊。后一種方式在系統開發期使用比較方便，不用在每次修改驅動程序后和內核一起進行編譯，只需要將模塊編譯成后綴為，ko的模塊文件，就可下載到開發板中直接使用。在本課題中，使用的是模塊注冊的方式，在項目開發期間可大大縮短開發時間。
4 Linux設備驅動的實現
對于編寫一個Linux設備的驅動程序，大致的流程如下：
①查看原理圖、數據手冊，了解設備的操作方法。
②實現驅動程序的初始化，比如向內核注冊這個驅動程序，這樣應用程序傳入文件名時，內核才能找到相應的驅動程序。
③設計所要實現的操作，比如open、close、read、write等函數。
④實現中斷服務(不是必須的)。
⑤編譯該驅動程序到內核中，或者用insmod命令加載。
⑥測試驅動程序。
4．1 HPI設備驅動程序實現
4．1．1 物理地址到虛擬地址的映射
寫Linux設備驅動的第一步，是完善頭文件中的宏定義，除了各種參數的定義外，主要是實現硬件寄存器的物理地址到虛擬地址的映射。對于硬件寄存器的操作，其實就是對其物理地址進行讀寫操作。而Linux系統提供了一種內存管理機制，在這種機制下，程序可以使用比真實物理地址大得多的地址空間，稱為虛擬地址。Linux系統中程序的操作部是使用虛擬地址，所以要完成物理地址到虛擬地址的映射。本課題采用ioremap函數的方法，如下：
#define AT91C_SMC_CSR2*(volatile unsigned long*)ioremap(0xFFFFFF78．4)
對于ioremap函數，就是將物理地址0xFFFFFF78開始的4字節的地址映射到虛擬地址空間中，返回值即4字節虛擬地址的首地址，賦給宏定義的變量名AT91C_SMC_CSR2。對宏定義的操作即對物理地址的操作。
4．1．2 HPI驅動的初始化
首先是對HPI硬件的初始化以及中斷初始化。對于HPI，主要是重置DSP，已完成時序的同步。設置SMC(靜態存儲控制器)，因為ARM跟DSP的HPI通信是使用PIO線復用。最后向DSP發送握手信號，表示初始化完成。對于中斷的初始化，使用：
request_irq(AT91C_ID_IRQ0，handler，SA_INTERRUPT，”irqO”，NULL)；
此函數向內核注冊中斷，包括中斷號和中斷處理函數handler。
對于HPI設備的注冊，為HPI設備分配系統未使用的254作為主設備號，0為次設備號。通過register_chrdev_region函數向內核注冊。函數cdev_init是初始化設備，其實就是建立設備與file_operations結構的對應關系。最后將設備加入內核。代碼如下：
上述的代碼都是在驅動模塊的hpi_init函數中實現。在HPI驅動被加載到內核時就完成了一系列初始化。
4．1．3 file_operations結構中函數的實現
設計驅動的大部分工作就是實現file_operations結構中的函數。代碼如下：
其中，“．owner=THIS_MODULE”表示結構屬于本模塊，然后是open、read等各函數的對應關系。由于初始化在hpi_init函數中實現，所以open函數并沒有特別的操作，主要是在終端輸出信息。函數release主要是申請中斷資源的釋放，使用free_irq函數。下面主要講解read函數，write函數與之類似，不再詳述。
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