少走彎路系列！從裸機(jī)編程到嵌入式Linux編程思想的轉(zhuǎn)變
筆者學(xué)習(xí)嵌入式Linux也有一段時間了，很奇怪的是很多書講驅(qū)動編程方面的知識，也有很多書將ARM9方面的知識，但是從以前51形式的(對寄存器直接操作，初始化芯片的功能模塊)編程方法，和思維模式，變換為基于Linux操作系統(tǒng)編程，講這個思想轉(zhuǎn)變的書幾乎沒有，讓初學(xué)者走了很多彎路，撞了很多難墻。
筆者因此寫上自己的學(xué)習(xí)心得，希望能給和我一樣轉(zhuǎn)變做嵌入式Linux這塊的朋友一點幫助，早點入門，于愿足矣。
讓我們一起回顧一下51形式的編程方法，以一個簡單的LED例子:通過串口向其發(fā)送一串指令，讓LED燈閃爍，閃爍頻率由串口發(fā)送的指令決定。
于是我們開始編程：一開始各種初始化晶振，初始化要用的功能模塊：UART，GPIO，定時器。那么就會通過設(shè)置寄存器的各種位，把UART配置為中斷模式，GPIO對應(yīng)的LED引腳為輸出模式，用于控制LED燈的暗滅，最后初始化定時器，來控制暗滅的頻率。相信有過嵌入式裸機(jī)編程經(jīng)驗的朋友們一定都覺得這很簡單，但是如果跑上了操作系統(tǒng)，那又應(yīng)該怎么辦?
嵌入式Linux分為驅(qū)動層和應(yīng)用程序?qū)。什么意?大家一定偶爾聽過，對Linux設(shè)備的操作就像操作文件一樣簡單，打開，寫入，關(guān)閉。聽起來是很簡單，聽完就算了，也不知道到底說什么。
驅(qū)動層就相當(dāng)于我們在51形式編程中的初始化功能模塊，在Linux中，已經(jīng)把所有函數(shù)封裝好了。舉例：筆者用的at91sam9260的芯片，現(xiàn)在我要把PB1 引腳設(shè)置為輸出模式，且初始值為低電平，則調(diào)用系統(tǒng)封裝好的函數(shù)：
[cpp]
at91_set_gpio_output(AT91_PIN_PB1, 0);
這個函數(shù)位于Linux內(nèi)核源代碼 arch/arm/mach-at91,(我用的是at91的芯片)要用到什么函數(shù)進(jìn)去找。在arch/arm下有很多文件夾，以后需要自己根據(jù)自己的需求去選擇相應(yīng)的芯片找函數(shù)，這個筆者認(rèn)為是Linux不人性化的地方，需要改進(jìn)，只有有經(jīng)驗的工程師才能輕松找到，初學(xué)者真的要費很大精力。
而我們那些晶振時鐘初始化就不用寫了，在Linux操作系統(tǒng)運行的時候已經(jīng)幫你初始化好了。還有串口也已經(jīng)初始化好了，在Linux有專門的操作函數(shù)，大家可以看看Linux下串口操作的相關(guān)資料，這里不贅述。當(dāng)然驅(qū)動層完成的還不只這些工作，剩下的工作在講玩應(yīng)用程序?qū)又笤俳榻B。
應(yīng)用程序?qū)樱哼@是一個完全與硬件無關(guān)的層次，就相當(dāng)于我們51形式編程的邏輯層一樣。那么我們怎么和驅(qū)動層打交道呢?大家回憶那句話：像操作文件一樣，操作硬件設(shè)備。沒錯，我們就是操作文件。每個硬件設(shè)備驅(qū)動會有一個設(shè)備文件(一般要手動生成，自動生成要在驅(qū)動中寫好也行)。例如我們?yōu)長ED燈取一個設(shè)備文件名字為leds，然后在dev/leds生成這個設(shè)備文件，應(yīng)用程序用open方法打開文件后，得到文件描述符fd，那么以后操作LED這個設(shè)備就是操作這個fd。
[cpp]
fd = open (“dev/leds”, flags);
到底怎么操作fd才能像操作文件一樣操作硬件設(shè)備呢?就是命令機(jī)制!通過一個非常重要的函數(shù)ioctl。看過我上幾篇文章的朋友們一定知道這個函數(shù)，這就是應(yīng)用程序和驅(qū)動程序的接口之一。
假設(shè)我們定義了命令 LED_ON和LED_OFF(定義命令的方法見前幾篇文章)，那么我們要讓LED閃爍，在應(yīng)用層只要寫：
[cpp]
while(1)
{
ioctl(fd,LED_ON);
sleep(1);
ioctl(fd,LED_OFF);
sleep(1);
}
是在應(yīng)用層看來這個是不是很簡單?但是卻苦了驅(qū)動層了。剛剛說到驅(qū)動層做的事情不只是初始化模塊功能，不錯她還有一個功能就是完善ioctl，根據(jù)相應(yīng)的命令進(jìn)行相應(yīng)的動作。(ioctl是比較復(fù)雜的，這里只是舉了一個最簡單的例子，朋友們還是要多看一些書籍和實驗)，這里是不是連定時器的初始化都不用我們自己寫，直接調(diào)用系統(tǒng)的休眠函數(shù)來達(dá)到延遲的目的咯~~~
讓我們再次回到驅(qū)動層，驅(qū)動層就要完善這個ioctl了，因為驅(qū)動層可以直接對硬件操作，讓輸出高電平和低電平。
驅(qū)動的操作就比較復(fù)雜了，這里只能簡單講下概念了，因為這時已經(jīng)是Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)的內(nèi)容了。
關(guān)于Linux設(shè)備驅(qū)動的總結(jié)文章，會在以后再寫，建議大家可以看看國嵌的Linux視頻。
這篇文章的主要目的是讓大家思想上從51形式的編程轉(zhuǎn)變到嵌入式Linux編程思想，希望大家能轉(zhuǎn)變過來思想，踏入嵌入式Linux之門!看完全文了嗎？喜歡就一起點個 贊 吧!
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-19
