www.久久久久|狼友网站av天堂|精品国产无码a片|一级av色欲av|91在线播放视频|亚洲无码主播在线|国产精品草久在线|明星AV网站在线|污污内射久久一区|婷婷综合视频网站

當(dāng)前位置:首頁 > 嵌入式 > 嵌入式軟件
[導(dǎo)讀]基于嵌入式Linux的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

摘要:介紹了Linux驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)機(jī)制,在分析步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)程序接口的基礎(chǔ)上,給出了一個(gè)在嵌入式Linux平臺(tái)上編寫步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的實(shí)例。本平臺(tái)基于Samsung公司的S3C2410X CPU,采用Linux2.4內(nèi)核作為它的操作系統(tǒng)。介紹了如何通過對(duì)驅(qū)動(dòng)程序的操作實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。在JXARM2410實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明驅(qū)動(dòng)運(yùn)行正常。

1.引言

隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展,基于嵌入式系統(tǒng)的新一代工業(yè)控制器也日益增多。同以往的控制器不同,新的儀器大多以32位嵌入式處理器為核心,并且安裝有嵌入式操作系統(tǒng),從而大幅度提高了處理能力,方便了設(shè)計(jì)開發(fā)。在各種嵌入式操作系統(tǒng)中,嵌入式Linux是免費(fèi)的自由軟件,其構(gòu)建的系統(tǒng)成本較低,而且Linux是單內(nèi)核的操作系統(tǒng),并可按要求進(jìn)行任意剪裁,因此越來越多的研究人員開始在用Linux平臺(tái)來開發(fā)自己的產(chǎn)品[1]。

嵌入式開發(fā)過程中,經(jīng)常需要為特定設(shè)備開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序。這些驅(qū)動(dòng)程序的編寫和編譯與PC上的Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)相比存在明顯的差異,需要考慮的因素更多,實(shí)現(xiàn)過程更為復(fù)雜。本文以SAMSung公司S3C2410X CPU為例,探討如何為使用嵌入式Linux的工業(yè)控制器開發(fā)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

2.Linux驅(qū)動(dòng)程序概述

在Linux中,幾乎所有的內(nèi)容都是文件,對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的訪問也是以文件操作的方式實(shí)現(xiàn)的。Linux系統(tǒng)支持3種類型的硬件設(shè)備:字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,這些設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序是系統(tǒng)內(nèi)核的重要組成部分。對(duì)用戶程序而言,操作系統(tǒng)隱藏了設(shè)備的具體細(xì)節(jié),把設(shè)備映射為一個(gè)設(shè)備文件,用戶程序可以對(duì)設(shè)備文件進(jìn)行open、close、read、write等操作。這些操作和驅(qū)動(dòng)程序是通過STruct file_operations這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)起來的,編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的主要工作就是編寫子函數(shù)填充file_operations的各個(gè)字段[2]。

3.嵌入式Linux步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)

3.1  嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)

嵌入式Linux下的設(shè)備總體上可以分為兩部分:

其一,驅(qū)動(dòng)與內(nèi)核接口層,它實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)模塊在Linux內(nèi)核的注冊(cè)加載與卸除工作。主要任務(wù)就是在模塊加載時(shí)向內(nèi)核注冊(cè)驅(qū)動(dòng),以及實(shí)現(xiàn)虛擬文件系統(tǒng)的設(shè)備操作接口。對(duì)于采用中斷的設(shè)備,此部分還包括中斷處理函數(shù)的注冊(cè)與注銷。

其二,硬件設(shè)備接口層,這部分主要描述驅(qū)動(dòng)程序與設(shè)備的交互。它主要包括硬件探測和初始化以及設(shè)備的讀寫訪問和設(shè)備控制操作。硬件探測主要是在驅(qū)動(dòng)注冊(cè)加載時(shí)監(jiān)測設(shè)備是否存在,設(shè)備初始化主要是檢測到設(shè)備后對(duì)它進(jìn)行初始化操作。設(shè)備的讀寫操作主要完成從設(shè)備接受數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)備的操作。硬件設(shè)備接口層還需要包括一些設(shè)備的控制操作,設(shè)定設(shè)備的工作參數(shù)。

對(duì)于驅(qū)動(dòng)程序與內(nèi)核接口層,Linux提供了標(biāo)準(zhǔn)的入口點(diǎn)函數(shù)init_module();在通過模塊化的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序時(shí),使用insmod加載核心模塊時(shí)會(huì)調(diào)用本函數(shù),通知內(nèi)核對(duì)驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行注冊(cè)。模塊的卸除工作與加載工作類似,通過rmmod卸載模塊時(shí),調(diào)用cleanup_module()取消驅(qū)動(dòng)程序的注冊(cè)。

3.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序需求分析

步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超負(fù)載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響。所以在驅(qū)動(dòng)程序中間只需要考慮這兩個(gè)方面的影響。

本系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)的四相由硬件地址0x28000006的bit0~bit3控制,bit0對(duì)應(yīng)MOTOR_A,bit1對(duì)應(yīng)MOTOR_B,bit2對(duì)應(yīng)MOTOR_C,bit3對(duì)應(yīng)MOTOR_D。本文所描述的驅(qū)動(dòng)是針對(duì)整步模式下的步進(jìn)電機(jī),整步模式下的步距角18°。在整步模式下的脈沖分配信號(hào)如表所示。

所以在程序中需要通過編制脈沖分配表控制步進(jìn)電機(jī),并且通過修改脈沖分配表可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)方向的控制。

系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)僅僅是一個(gè)輸出的通道,只能順序的進(jìn)行控制的操作,因此作為一個(gè)字符設(shè)備來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。對(duì)于字符設(shè)備的操作而言驅(qū)動(dòng)程序需要提供相關(guān)的幾個(gè)操作分別為open,read,write,ioctl等相關(guān)的函數(shù)入口點(diǎn)。在驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)過程中需要定義這些文件相關(guān)的操作,填充進(jìn)入file_operations結(jié)構(gòu)中。

與普通文件相比,設(shè)備文件的操作要復(fù)雜得多,不可能簡單的通過read、write等操作來實(shí)現(xiàn)。并且由于對(duì)于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序沒有相關(guān)的輸入與輸出,更關(guān)注的是對(duì)硬件的控制,因此在驅(qū)動(dòng)程序?qū)τ趙rite操作和read操作僅需返回0,而對(duì)于硬件的控制只需要在驅(qū)動(dòng)程序中實(shí)現(xiàn)ioctl函數(shù),并在其中添加相應(yīng)的case即可。通過cmd區(qū)分操作,通過arg傳遞參數(shù)和結(jié)果[3]。

3.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)用到了I/O端口,而在ARM9中操作端口要用虛擬地址而非實(shí)際的物理地址,所以要修改內(nèi)核代碼。

修改文件內(nèi)核源代碼中間的smdk.c,在結(jié)構(gòu)體

  static struct map_desc smdk_io_desc] __initdata = {

  { vCS8900_BASE, pCS8900_BASE, 0x00100000, DOMAIN_IO, 0, 1, 0, 0 },

  { vCF_MEM_BASE, pCF_MEM_BASE, 0x01000000, DOMAIN_IO, 0, 1, 0, 0 },

  { vCF_IO_BASE, pCF_IO_BASE, 0x01000000, DOMAIN_IO, 0, 1, 0, 0 },

  LAST_DESC

  };

中添加一行數(shù)組元素{ 0xd3000000,   0x28000000, 0x01000000, DOMAIN_IO, 0, 1, 0, 0 },則步進(jìn)電機(jī)的物理地址0x28000006對(duì)應(yīng)的虛擬地址為0xd3000006,在驅(qū)動(dòng)程序中應(yīng)對(duì)這個(gè)地址進(jìn)行操作。

定義全局變量num和status用來控制步進(jìn)電機(jī)的速度和方向:

  static int num=1;

  static enum{off,clockwise,anticlockwise} status=off;

定義步進(jìn)電機(jī)的整步模式正轉(zhuǎn)脈沖表:

  unsigned char pulse_table[] =

  {

  0x05, 0x09, 0x0a, 0x06,

  };

定義時(shí)鐘節(jié)拍函數(shù)time_tick()

  static void time_tick(unsigned long data)

  {

  static int i=0;

  switch(status)

  {

  case off: break;

  case clockwise:

  if(++i==num){

  i=0;

  if( row == 4 ) row = 0;

  (*(char *)0xd3000006)=pulse_table[row++];

  }

  ttimer.expires=jiffies+1;

  add_timer(&ttimer);

  break;

  case anticlockwise:

  if(++i==num){

  i=0;

  if( row == -1 ) row = 3;

  (*(char *)0xd3000006)=pulse_table[row--];

  }

  ttimer.expires=jiffies+1;

  add_timer(&ttimer);

  break;

  case default:  break;

  }

  }

在time_tick()函數(shù)中判斷步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài),是停止、正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。若是正轉(zhuǎn),則按正向順序發(fā)送脈沖,并添加定時(shí)器ttimer;若是反轉(zhuǎn),則按反向順序發(fā)送脈沖,并添加定時(shí)器ttimer;若是停止則不再發(fā)送脈沖,也不再添加定時(shí)器。

  在stepper_module_init()函數(shù)中申請(qǐng)I/O端口,并初始化定時(shí)器ttimer:

  if(check_region(0x28000006, 1))         //看該I/O端口是否已經(jīng)被占用

  {

  printk("The stepper port is used by another module.n");

  return -1;

  }

  request_region(0x28000006, 1, DEVICE_NAME);  //申請(qǐng)?jiān)揑/O端口

  init_timer(&ttimer); //初始化定時(shí)器ttimer

  ttimer.function=time_tick;    //填寫定時(shí)器處理函數(shù)為time_tick()

  編寫ioctl函數(shù)用來接收應(yīng)用程序?qū)τ诓竭M(jìn)電機(jī)的控制。

  int device_ioctl( struct inode *inode,  struct file *file, unsigned int ioctl_num,

  unsigned long ioctl_param)

  {

  struct stepper * s;

  /* 根據(jù)實(shí)際程序中的不同需求更改ioctl函數(shù)的調(diào)用*/

  switch (ioctl_num)

  {

  case IOCTL_SET_MSG:

  s = (struct stepper*) ioctl_param;

  switch (s->CmdID)

  {

  case 0:       /*開始*/

  status=clockwise;

  ttimer.expires=jiffies+1; //開啟定時(shí)器

  add_timer(&ttimer);

  break;

  case 1:  status=off;    break;     /*停止*/

  case 2:       /*反轉(zhuǎn)*/

  if(status==clockwise){  status=anticlockwise;  }

  if(status==anticlockwise){  status=clockwise;  }

  break;

  case 3:  if(num!=1)num--; break;      /*加速*/

  case 4:  num++;       break;      /*減速*/

  }

  }

  return 0;

  };

通過s指針得到stepper結(jié)構(gòu)中的表示命令類型的參數(shù),根據(jù)該參數(shù)判斷命令類型,0是start起動(dòng),1是stop停止,2是reverse反向,3是up電機(jī)加速,4是down電機(jī)減速,通過改變?nèi)肿兞縩um和status來控制電機(jī)。電機(jī)的起動(dòng)是通過在start分支中起動(dòng)一個(gè)定時(shí)器ttimer,然后在定時(shí)器處理函數(shù)time_tick中發(fā)送步進(jìn)電機(jī)脈沖,并重新添加定時(shí)器,從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

4.結(jié)語

本文歸納了嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)的特點(diǎn)并且結(jié)合嵌入式Linux下步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)說明了驅(qū)動(dòng)程序的編寫。本文論述的驅(qū)動(dòng)程序比較簡單,一個(gè)功能齊全的驅(qū)動(dòng)程序除了本文提到的幾種功能外,還應(yīng)該包括中斷處理。這些工作有待日后完成。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn):步進(jìn)電機(jī)在嵌入式的應(yīng)用中傳統(tǒng)的方式都是在沒有操作系統(tǒng)中完成,或者在沒有支持MMU的操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn),本文在操作系統(tǒng)支持MMU的情況下完成了對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的控制。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動(dòng)力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉