基于FPGA 的UART 擴展總線設計和應用

3.2 設備驅動設計

AT91ARM9200 上運行的是Linux 操作系統，EP1K 作為一個外接設備正常運行，就需 要相應的linux 驅動程序。我們將EP1K 的看作一個普通的字符設備，其關鍵是如何實現兩 個不同工作頻率的設備正確通信。而靜態存儲控制器 (SMC)提供的多等待狀態管理，只要 根據具體時序對SMC 片選寄存器進行設置就可以了。此例中的SMC 同時還控制flash 存儲 器、LCD 液晶顯示器和其它外設，所以使用片選寄存器7，EP1K 的內部工作頻率是6MHz， 為了使讀寫同步，設置插入36 個等待周期。具體代碼如下：

其中at91_sys_write( )函數在include/arch/hardware.h 中，而且是在linux2.6 內核中才出現的。

Linux 的字符設備驅動分為設備初始化函數和設備卸載函數，并由內核宏module_init() 和module_exit()行進管理。

設備初始化函數首先要做的事情就是獲取一個或多個設備編號。linux2.6 內核中提供了 靜態和動態分配。如果在已知所需設備編號情況下，靜態分配不失為一種較好的工作方式， 但是所選定的設備號若已分配給其它設備，就會造成沖突和麻煩。因此，建議采用動態分配 方式獲取設備號。

同時使用 udev 在/dev/下動態生成設備文件，這樣就避免使用命令或腳本創建設備文 件。管理類和類設備的相關內核函數：

struct class * class_create (struct module * owner, const char * name);

void class_destroy (struct class * cls );

struct class_device* class_device_create(structclass * cls, struct

class_device* parent, dev_t devt, struct device * device, const char * fmt, ...);

void class_device_destroy (struct class * cls, dev_t devt);

注意，以上函數是2.6.13 開始有的，在2.6.13 之前，應當使用class_simple 接口。

設備初始化函數隨后的工作是建立字符設備，并將與具體字符設備的相關數據結構注冊 的設備中，如字符設備的文件操作接口file_operations。還有就是調用at91_sys_write( )函數 完成靜態存儲控制器 (SMC)的寄存器配置和ioremap()函數完成設備地址到用戶內存的映 射。設備卸載函數的工作就恰恰相反，它包括了管理類，類設備和字符設備的銷毀，映射內 存和設備號的釋放。

4 結束語

本文的設計應用于一個遠程自動抄表系統，該系統由用戶電能表和抄表基站以及 GSM 模塊等部分組成。抄表基站的核心AT91ARM9200 處理器以靜態存儲控制器(SMC)與EP1K 相連，通過EP1K 實現的UART 擴展總線設備對用戶電能計量表進行管理，最后抄表數據 由GSM 模塊傳給遠端主機。此設計采用以FPGA 為實現方式試整個系統具有以下優點：1、 系統設計具有靈活性，可以根據實際情況添加UART 模塊；2、有效的保證了系統的知識產 權；3、在EP1K 內部還可以添加其他通信模塊，增強了系統的可擴展性。