ARM920T基于Linux平台下的FPGA驱动开发

操作系统的全称是GNU／，它是由GNU工程和内核两个部分共同组成的一个操作系统。该系统中所有组件的源代码都是自由的，可以有效保护学习成果，因而在嵌入式领域得到了广泛的应用。

是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，该器件是作为专用集成电路ASIC (Application Specific Integrated Circuit)领域中的一种半定制电路而出现的，它的出现既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。在通信行业、传输网、医疗仪器、各种电子仪器、安防监控、电力系统、汽车电子以及消费类电子中都大面积使用。随着产品研发周期的逐步缩短，定制型产品的使在后面的应用面越来越广。例如在2G和3G通信，以及以后的4G通信和wimax等等通信类设备中，它与DSP、MPU一起将大量出现在其中。

S3C2410微处理器是一款由Samsung为手持设备设计的低功耗、高度集成的微处理器，采用272脚FBGA封装，内含一个内核和一些片内外围设备。在时钟方面，该芯片集成了一个具有日历功能的RTC和具有PLL (MPLL和UPLL)的芯片时钟发生器。MPLL产生的主时钟能够使处理器工作频率最高达到203MHz。这个工作频率能够使处理器轻松运行于Windows CE，Linux等操作系统并进行较为复杂的信息处理。为此，本文以S3C2410上使用Altera公司的EP2S30F67214为例，系统地介绍了在Linux系统环境下的的方法。

1基本原理

Linux下的设备程序通常是一个存在于应用程序和实际设备间的软件层。许多设备都是与用户程序一起发行的，可以帮助配置和存取目标设备。

在Linux下驱动FPGA，其本质上就是字符设备的驱动，惯例上它们位于／dev目录。

1.1主次编号

在内核中，dev_t类型(在中定义)用来持有设备编号。通常2.6内核版本限制在255个主编号和255个次编号。

建立一个字符驱动时，需要做的第一件事是获取一个或多个设备编号。其必要的函数是regis-ter_chrdev_region，设计时可在中声明：

int register_chrdev_region(dev_t first，unsigned int count，char*name)；

如同大部分内核函数一样，如果分配成功，register_chrdev_region的返回值将是0。出错时，则返回一个负的错误码，但不能存取请求的区域。

1.2 重要数据结构

注册设备编号仅仅是驱动代码必须进行的诸多任务中的第一个。驱动操作包括三个重要的内核数据结构，称为file_operations、file和inode。其中，对于FPGA驱动来说，最值得关注的是文件操作(file_operations)。

file_operation结构是一个用字符驱动方式建立设备编号和设备操作的连接结构，定义在．是一个函数指针的集合。每个打开文件与它自身的函数集合相关，这些操作大部分可由系统调用，例如：open()，read ()等等。典型的file_operation结构可用FPGA设备列表所示，其代码如下：



第一个file_operations元素根本不是一个操作，它是一个指向拥有这个结构的模块指针，或用来在操作使用时阻止模块被卸载，它也是在中定义的宏；

llseek主要用于改变文件中的当前读／写位置，同时可将新位置作为(正的)返回值。其定义如下：

loff_t(*llseek) (struct file*，loff_t，int)；

ioctl可为系统调用提供一个发出设备特定命令的方法。如果设备不提供ioctl方法，那么，对于任何未事先定义的请求，系统调用将返回一个错误。定义如下：

int(*ioctl) (struct inode*，struct file*，unsigned int，unsigned long)：

1.3 设备注册

内核在内部将使用struct cdev类型结构来代表字符设备。在内核调用设备操作前，代码应当包含。而如果想将cdev结构嵌入设备特定的结构中，则应当初始化已经分配的结构，其使用的代码为：

void cdev_init(struct cdev*cdev，structfile_operations*fops)；

1.4 open和release

open主要用于提供驱动初始化，在大部分驱动中，open应当检查设备特定的错误(例如设备没准备好，或者类似的硬件错误)，但是，其第一步常常是确定打开哪个设备。open的原代码为：

int(*open) (struct inode*inode，structfile*flip)；

release是open的反操作。