2024年4月16日发(作者：)

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第８卷第３期２００８年２月　

科学技术与工程　

＠

Ｖ０１．８　Ｎｏ．３　Ｆｅｂ．２ｏｏ８　

１６７１－１８１９（２００８）３－０７８６－０４　

Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　

２００８　Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｎｇ．　

基于ＡＲＭ９和嵌入式Ｌｉｎｕｘ的串口驱动开发　

耿杰恒王竹林　贾春宁　

（军械工程学院四系，石家庄０５０００３；南京军代局上海代表室　，上海２００２３３）　

摘要介绍了嵌入式Ｌｉｎｕｘ下驱动开发的一般模式，并基于微处理器芯片￥３Ｃ２４１０，详细分析了串口驱动的开发方法，给出　

嵌入式系统　串口通信　驱动程序　

Ａ　

了设计实例，对嵌入式系统的研究和开发有一定的借鉴意义。　

关键词

中图法分类号ＴＰ３１６．２；　文献标志码

随着计算机技术的飞速发展，嵌入式系统已成　

收数据并提交给内核；从内核接收数据送到设备；　

检测和处理设备错误。　

为继Ｐｃ和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ之后，ＩＴ界新的技术热点。嵌入　

式系统体积小、功能强、开发灵活方便，在工业控　

制、通信、航空航天、军事技术等领域取得了广泛的　

应用。　

Ｌｉｎｕｘ下设备驱动的开发就是编写各种函数实　

现设备的注册、初始化、ＩＯ操作、卸载等功能。其一　

般模式如下。　

／／定义主次设备号　

ｉｎｔ　ＵＡＲＴ

ＭＡＪＯＲ＝１２５；　

＿

在嵌入式系统的开发中，串口通讯的设计是一　

个非常重要的部分，虽然通用的串口驱动可以满足　

ＮＯＲ＝２；　

ｉｎｔ　ＵＡＲＴ

ＭＩ

＿

很多系统的需要，但在一些工业控制中，对串口信　

号的数据格式，波特率等都有着严格的限制，这就　

要求针对系统需求对串口进行重新开发。　

本文就基于ＡＲＭ９芯片￥３Ｃ２４１０和Ｌｉｎｕｘ系　

／／文件系统人口定义　

ｓｔｒｕｃｔ　ｆｉｌｅ

ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ　ｕａｒｔ

ｆｏｐｓ＝ｌ　

＿＿

●●●●●●　

｝　

／／编写人口函数，实现设备控制　

ｓｔａｔｉｃ　ｉｎｔ　ｕａｒｔ

ｏｐｅｎ（ｓｔｒｕｃｔ　ｉｎｏｄｅ｝ｉｎｏｄｅ，ｓｔｒｕｃｔ　ｆｉｌｅ｝ｆｌｉｐ）｛　

＿

统，以某设备特殊的通讯方式为例，详细分析串口　

驱动的开发方法，实现设备的通讯。　

｝　

１　Ｌｉｎｕｘ下驱动开发简介　

在嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统中，由于内核的保护机制，　

用户一般不能直接访问硬件，而是要通过调用驱动　

程序来实现对硬件的控制。进行嵌入式系统的开　

／／编写设备初始化和卸载函数　

ｉｎｔ　ｉｎｉｔ　ｕａｒｔ

ｉｎｉｔ（ｖｏｉｄ）｛　

—

、　

｝　

ｖｏｉｄ　

ｅｘｉｔ　ｕａｒｔ

ｃｌｅａｎｕｐ（ｖｏｉｄ）｛　

ｍ—

发，很大的工作量是为各种设备编写驱动程序。　

设备驱动是介于硬件和操作系统之间的软件　

｝　

／／初始化和卸载函数调用　

ｍｏｄｕｌｅ

ｉｎｉｔ（ｕａｒｔ—ｉｎｉｔ）；　

接口，主要功能包括：探测和初始化设备；从设备接　

２００７年１Ｏ月２４日收到　总装备部装备预研项目基金资助　

ｖｏｉｄ　

ｅｘｉｔ　ｕａｒｔ

ｃｌｅａｎｕｐ（ｖｏｉｄ）；　

ｍ—

２￥３Ｃ２４１０芯片串口的控制　

￥３Ｃ２４１０提供了三个通用异步串行通信接口，　

第一作者简介：耿杰恒（１９８２一），男，河北邢台人，硕士研究生，研　

究方向：检测技术与自动化装置。Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｉｈｖＯ０１＠１２６．ｃｏｍ。　

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３期　耿杰恒，等：基于ＡＲＭ９和嵌入式Ｌｉｎｕｘ的串口驱动开发　７８７　

每个串口都有一个波特率发生器、接收寄存器、发　

送寄存器和一个控制单元，另外，还有两个１６字节　

ＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＢＵＳ　

的ＦＩＦＯ寄存器作为发送和接收的缓冲装置，其结　

构框图如图１所示。　

ＴＸＤｎ　

ＲＸＤｎ　

图１￥３Ｃ２４１０串口结构框图　

在￥３Ｃ２４１０中，对串口的控制是通过设置相应　

的控制寄存器来实现的，其常用的寄存器主要有以　

下几个：　

３串口驱动设计及应用实例　

下面通过一个设计实例来详细分析串口驱动　

的设计方法。某设备通过串口实现对下位机的控　

（１）ＵＬＣＯＮｎ寄存器：主要用来设置串口工作　

模式，包括数据位长度、停止位个数，以及数据校验　

方式等。￥３Ｃ２４１０支持四种校验方式，分别是奇校　

验、偶校验、ＭＡＲＫ校验和ＳＰＡＣＥ校验。　

制，其控制指令由四个字节的串口数据组成，数据　

格式为８位数据位、一位停止位、一位校验位，其中　

（２）ＵＣＯＮｎ寄存器：该寄存器涉及到中断模式　

控制、ＤＭＡ模式控制，以及时钟的选择等。　

（３）ＵＴＲＳＴＡＴｎ寄存器：串口的状态寄存器，用　

于指示串口是否接收或发送完毕。　

（４）ＵＴＸＨｎ和ＵＲＸＨｎ寄存器：发送和接收寄　

存器。　

（５）ＵＢＲＤＩＶｎ寄存器：波特率设置寄存器，用于　

第一个数据为ＭＡＲＫ校验，后三个数据为ＳＰＡＣＥ　

校验，串口的波特率为７７．２　ｋｂ／ｓ。对于如此波特率　

和校验方式都不常用的串口通讯方式，通用的串口　

驱动就无能为力了，这就要求针对硬件芯片的特点　

重新编写驱动程序。　

根据系统要求，使用串口１实现该串口通信的　

功能，其具体的编程实现如下：　

（１）在初始化函数中，注册串口设备。　

ｒｅｔ＝ｒｅｇｉｓｔｅｒ

—

＿

对时钟分频，产生需要的波特率。其值通过如下计　

算确定：　

ＵＢＲＤＩＶｎ＝（ｉｎｔ）（ＰＣＬＫ／（ｂｐｓ％１６））一１　

或者　

ＵＢＲＤＩＶｎ＝（ｉｎｔ）（ＵＣＬＫ／（ｂｐｓ％１６））一Ｉ　

ｃｈｒｄｅｖ（ＭＡＪＯＲ—ＮＲ，ＤＥＶＩＣＥ—　

ＮＡＭＥ，＆ｕａｒｔ

ｆｏｐｓ）；　

（２）在ｏｐｅｎ函数中对串口进行初始化，选择端　

口并设置端口状态，确定串口的波特率。在本系统　

其中ＰＣＬＫ或ＵＣＬＫ是选择的时钟，ｂｐｓ是需要　

的波特率。　

中，系统时钟ＰＣＬＫ＝５０．７　ＭＨｚ，依据公式ＵＢＲＤＩＶｎ　

＝

（ｉｎｔ）（ＰＣＬＫ／（ｂｐｓ×１６））一１可得ＵＢＲＤＩＶｎ　

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７８８　

＝４０ｏ　

科学技术与工程　８卷　

ｓｔａｔｉｃ　ｉｎｔ　ｕａｒｔ

ｏｐｅｎ（ｓｔｒｕｃｔ　ｉｎｏｄｅ十ｉｎｏｄｅ，ｓｔｒｕｃｔ　ｆｉｌｅ十ｆｉｌｐ）｛　

＿

｝　

至此，针对￥３Ｃ２４１０芯片的特点，完成了串口　

ＵＢＲＤＩＶ１＝４０；　

驱动的整个驱动设计，满足了该设备特殊的串口通　

｝　

信要求，在应用程序中对该串口的使用实例如下：　

（３）采用ｉｏｃｔｌ函数实现对串口校验方式的选择　

执ｌｅ６ｎｅＮ　ｘｘｘ　

设置，在应用程序中，通过系统调用在串口的两种　

校验方式中切换。　

ｓｔａｔｉｃ　ｉｎｔ　ｕａｒｔ

ｉｏｃｔｌ（ｓｔｒｕｃｌ　ｉｎｏｄｅ十ｉｎｏｄｅ。ｓｔｒｕｃｔ　ｆｉｌｅ十ｆｌｉｐ，ｕｎｓｉｇｎｅｄ　

—

ｉｎｔ　ｚｈｌ［４］＝｛＿・・｝；　

ｕａｒｔ

＿

ｆｄ＝ｏｐｅｎ（”／ｄｅｖ／ｕａｒｔ”，０一ＲＤＷＲ）；　

ｉｎｔ　ｃｍｄ，ｕｎｓｉｎｅｇｄ　ｌｏｎｇ　ｐａｒａｍ）｛　

ｗｈｉｌｅ（１）｛　

ｉｏｅｔｌ（ｕａｒｔ＿ｆｄ，ＦＲＡＭＥ１）；　

ｓｗｉｔｃｈ（ｃｍｄ）｛　

ｃａｓｅ　ＦＲＡＭＥＩ：　

ＵＬＣＯＮ１＆＝０ｘ００：　

ＵＬＣＯＮ１　Ｉ＝０ｘ３３；　

ｗｒｉｔｅ（ｕａｒｔ＿ｆｄ，＆ｚＨ［０］，１）；　

ｉｏｅｆｌ（ｕａｒｔ＿ｆｄ，ＦＲＡＭＥ２）；　

ｆｏｒ（ｊ＝１；ｊ＜４；ｊ＋＋）｛　

ｗｒｉｔｅ（ｕａｒｔ＿ｆｄ，＆ｚｈｌ，１）；　

ｂｒｅａｋ；　

ｃａ８ｅ　ＦＲＡＭＥ２：　

ＵＬＣＯＮ１＆＝０ｘ００：　

ＵＬＣＯＮ１　Ｉ＝０ｘ３ｂ；　

｝　

ｆｏｒ（ｋ＝０；ｋ＜３０００；ｋ＋＋　；　

｝　

ｂｒｅａｋ；　

４结论　

串口通信多样的波特率和数据格式，使得嵌入　

｝　

｝　

（４）通过写函数ｗｒｉｔｅ实现串口数据的发送。　

式系统的开发者经常要根据具体的需求开发专用　

的串口驱动，本文基于微处理器芯片Ｓ３Ｃ２４１０，详　

细分析了嵌入式Ｌｉｎｕｘ下串口驱动的开发方法，并　

利用函数ｃｏｐｙ＿ｆｒｏｍ＿ｕｓｅｒ（）将要发送的数据从用户　

．

空间调入到内核空间，并监视ＵＴＲＳＴＡＴＩ寄存器，　

判断数据是否发送完成。　

ｓｔａｔｉｃ　ｓｓｉｚｅ

ｔ　ｕａｒｔ

——

通过设计实例进行了验证分析，具有一定的使用价　

值和借鉴意义。　

参考文献　

ｗｒｉｔｅ（ｓｔｒｕｃｔ　ｆｉｌｅ十ｆｌｉｐ，ｃｏｎｓｔ　ｃｈａｒ女ｂｕｒ，ｓｉｚｅ—ｔ　

ｃｏｕｎｔ，ｌｏｆｆ

＿

ｔ｝ｆｏｐｓ）｛　

ｃｏｐｙ＿ｆｒｏｍ

＿

ｍ￣ｅｒ（＆ｔｅｍｐ，ｂｕｒ，ｃｏｕｎｔ）；　

１孙天泽，袁文菊．嵌入式设计及Ｌｉｎｕｘ驱动开发指南——基于　

ＡＲＭ９处理器（第二版）．北京：电子工业出版社，２００７　

１．ｒｌ３ＣＨ１＝ｔｅｍｐ；　

ｉｆ（（ＵＴＲＳＴＡＴ１＆一０ｘ３）！＝４）；　

２魏洪兴，胡亮，曲学楼．嵌入式系统设计与实例开发实验教材　

Ⅱ．北京：清华大学出版社，２０ｏ５　

｝　

３周立功，陈明计，陈渝．ＡＲＭ嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统构建与驱动开　

（５）最后，卸载设备驱动，释放资源。　

ｖｏｉｄ　ｅｘｉｔ　ｕａｒｔ

ｃｌｅａｎｕｐ（ｖｏｉｄ）｛　

＿

发范例．北京：北京航空航天大学出版社，２００６　

４彭朝勇，薛兵．一种嵌入式Ｌｉｎｕｘ串口驱动开发模式．微计算　

机信息，２００７；１４：５６—５７　

ｕｎｒｅｇｉｓｔｅｒ

ｃｈｒｄｅｖ（ＭＡＪＯＲ＿ＮＲ，ＤＥＶＩＣＥ—ＮＡＭＥ）；　

＿

维普资讯

３期　耿杰恒，等：基于ＡＲＭ９和嵌入式Ｌｉｎｕｘ的串口驱动开发　７８９　

ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｄｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＲＭ９　ａｎｄ　Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｌｉｎｕｘ　

ＧＥＮＧ　Ｊｉｅ．ｈｅｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｚｈｕ．１ｉｎ，ＪＩＡ　Ｃｈｕｎ—ｎｉｎｇ　

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　４，Ｏｒｄｎａｎｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　０５０００３，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ；　

Ｎａｎｇｊｉｎｇ　Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　Ｂｕｒｅａｕ　ｉｎ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ａｒｅａ　，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２３３，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）　

［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｄｒｉｖｅｒ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｌｉｎｕｘ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ　ａ　ｄｅｔａｉｌｅｄ　

ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｄｅｖｅｌｏｐ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｓｅｒｉａｌ　ｄｒｉｖｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ｃｈｉｐ￥３Ｃ２４１０　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ・Ｆｏｒ　ｆｕｒｔｈｅｒ　

ｅｘｐｌａｉｎ，ａ　ｓａｍｐｌｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｍａｄｅ．Ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐ　

ｍｅｎｔ　ｏｆ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ．　

［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｅｒｉａｌ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｄｒｉｖｅｒ　

舢舢舢　舢舢舢　

舢舢舢　舢舢舢Ｊ　

（上接第７８５页）　

２　

高复先．信息资源规划一信息化建设基础工程．北京：清华大学　

发展情况和需要而定，但通常在系统升级时间允许　

出版社，２００１　

的情况下，要尽可能把方便留于多次性过程，即选　

柳佩九．管理信息系统及其开发技术．长沙：国防科技大学出版　

社，２００５　

择种子典方案或应用标识方案。　

４　

潘明惠．信息化工程原理与应用．北京：清华大学出版社，２００４　

参考文献　

１赵武奎．装备保障学．北京：解放军出版社，２００３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｄａｔａ　Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ　Ａｍａｌｇａｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　

Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＣＨＥＮ　Ｘｉａｎｇ，ｗＵ　Ｊｉａｎ—ｍｉｎｇ，ＲＵＡＮ　Ｙｏｎｇ－ｊｕｎ，Ｌｉ　Ｘｉａｎｇ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｏｒｄａｎｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｌａｚｈｕａｎｇ　０５０００３，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）　

［Ａｂｓｔｒａｃｔ］　Ｉｔ　ｉｓ　ａ　ｇｅｎｅｒａｌｌｙ　ｅｘｉｓｔｅｎｔ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｔｈａｔ　ｍｕｈｉｐｅ　ｄａｔａ　ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ　ｎｏｔ　ａｍａｌｇａｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　

ｓｕｐｐｏｉ＇ｔｉｎｇ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｎ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｇｒａｄｅ　ｄａｔａ　ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ　ｎｏｔ　ａｍａｌｇａｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｏｒｄａｎｅｅ　ｅｑｕｉｐ—　

ｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｓｉｎｇ，ｉｔ　ｈａｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　

ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｓｃｈｅｍｅ　ｔｈａｔ　ｓｏｌｖｅｓ　ｔｈｉｓ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｐｒｏｂｌｅｍ，ｏｎｅ　ｉｓ　ｓｅｔ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ，ｔｗｏ　ｉｓ　ｓｅｅｄ　ｓｉｇｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ａｎｄ　ｔｈｒｅｅ　

ｉｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ，ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｔｈｒｅｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　ｍａｎｙ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　ｕｔｉｌｉ　

ｚｉｎｇ．　

［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｇｒａｄｅ　ｄａｔａ　ｄｉｃｔｉｏｎａｙｒ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａｍａｌｇａ—　

ｍａｔｌｏｎ