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對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)最通俗的解釋就是“驅(qū)使硬件設(shè)備行動(dòng)”。設(shè)備驅(qū)動(dòng)與底層硬件直接打交道，按照硬件設(shè)備的具體工作方式讀寫(xiě)設(shè)備寄存器，完成設(shè)備的輪詢(xún)、中斷處理、DMA 通信，進(jìn)行物理內(nèi)存向虛擬內(nèi)存的映射，最終使通信設(shè)備能夠收發(fā)數(shù)據(jù)，使顯示設(shè)備能夠顯示文字和畫(huà)面，使存儲(chǔ)設(shè)備能夠記錄文件和數(shù)據(jù)設(shè)備驅(qū)動(dòng)充當(dāng)了硬件和應(yīng)用軟件之間的紐帶，它使得應(yīng)用軟件只需要調(diào)用系統(tǒng)軟件的應(yīng)用編程接口（API）就可讓硬件去完成要求的工作。在系統(tǒng)中沒(méi)有操作系統(tǒng)的情況下，工程師可以根據(jù)硬件設(shè)備的特點(diǎn)自行定義接口，，如對(duì)串口定義SerialSend()、SerialRecv()；對(duì)LED 定義LightOn()、LightOff()；以及對(duì)Flash 定義FlashWrite()、FlashRead()等。而在有操作系統(tǒng)的情況下，設(shè)備驅(qū)動(dòng)的架構(gòu)則由相應(yīng)的操作系統(tǒng)定義，驅(qū)動(dòng)工程師必須按照相應(yīng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)，這樣，設(shè)備驅(qū)動(dòng)才能良好地整合到操作系統(tǒng)的內(nèi)核中。 下面是一位嵌入式驅(qū)動(dòng)工程師關(guān)于驅(qū)動(dòng)設(shè)備的調(diào)試和移植的一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。 做linux底層軟件工作也有兩年了，算上研究生時(shí)期對(duì)底層軟件的研究，加起來(lái)也快四年了。慢慢地發(fā)現(xiàn)有必要總結(jié)一些一般性的方法了。因?yàn)橐话阈缘姆椒ㄓ泻暧^上的指導(dǎo)意義，以后調(diào)試和移植驅(qū)動(dòng)時(shí)，經(jīng)常性地回味這些一般性的方法可以防止自己犯同樣的錯(cuò)誤，進(jìn)而少走彎路，以最高的效率完成工作。 當(dāng)談到底層軟件，我們一般都會(huì)想到bootloader、BSP、device driver、linux kernel等等。這里將會(huì)著重介紹linux device driver調(diào)試的一般性方法。 注意，這里說(shuō)的一般方法不是固定套路，也就是說(shuō)你不用把它當(dāng)做教科書(shū)來(lái)讀。你只需要根據(jù)具體情況靈活的選用其中某些步驟即可。 一般情況下，進(jìn)行設(shè)備驅(qū)動(dòng)的調(diào)試之前，你必須具備以下條件： 設(shè)備驅(qū)動(dòng)的代碼和應(yīng)用層測(cè)試軟件（或者代碼） 因?yàn)槟阕鲵?qū)動(dòng)的最終目的還是要給上層應(yīng)用去操作的。所以，一個(gè)針對(duì)驅(qū)動(dòng)的測(cè)試應(yīng)用程序是必須的。這里的應(yīng)用層測(cè)試軟件一般都是供應(yīng)商提供的，或者系統(tǒng)現(xiàn)有的可以用的應(yīng)用，如果沒(méi)有就必須自己寫(xiě)了。 你要調(diào)試的設(shè)備對(duì)應(yīng)的datasheet、規(guī)格書(shū)和相關(guān)資料 盡可能地去搞到詳盡的芯片相關(guān)資料和相關(guān)說(shuō)明，因?yàn)檫@些都是你隨后調(diào)試驅(qū)動(dòng)的指引。 開(kāi)發(fā)板的原理圖和貼片圖 一般情況下，你可能不需要貼片圖，但是如果你們的硬件工程師對(duì)你的支持力度不夠，那你就需要一個(gè)板子的貼片圖。原因可能有以下幾點(diǎn)： （1） 如果是飛線過(guò)來(lái)的模塊，而且你又不確定硬件工程師的操作是完全正確的，是不是每條線都接的是對(duì)的，這時(shí)候你就必須搞到貼片圖和原理圖，然后和板子上的飛線一條一條線的核對(duì)一遍。如果準(zhǔn)確無(wú)誤，那你就開(kāi)工。 （2） 當(dāng)你們的硬件工程師沒(méi)有給你提供硬件板子的引腳具體在板子上的哪個(gè)位置的說(shuō)明時(shí)，你就必須搞到貼片圖。 （3） 此外，經(jīng)常貼片圖有助于提高一個(gè)驅(qū)動(dòng)工程師的硬件素養(yǎng)。 萬(wàn)用表、示波器 萬(wàn)用表和示波器是必備的，其次，根據(jù)需要，你可能會(huì)用到頻譜分析儀和邏輯分析儀。 OK!當(dāng)你拿到這些資料后，你就可以大刀闊斧地進(jìn)行設(shè)備驅(qū)動(dòng)調(diào)試了。一般的，設(shè)備驅(qū)動(dòng)的調(diào)試都會(huì)經(jīng)歷如下幾個(gè)步驟： 一、 把設(shè)備驅(qū)動(dòng)的代碼添加進(jìn)kernel 這一點(diǎn)要注意了，不同的方案提供商給出的添加方法是不同的。例如，對(duì)于Mediatek方案提供商，添加設(shè)備驅(qū)動(dòng)的方法就和一般化的不一樣，因?yàn)镸ediatek的體系架構(gòu)不同于像telechips、Qualcomm等這樣的kernel傳統(tǒng)架構(gòu)。所以，對(duì)于像Mediatek這樣的特殊供應(yīng)商，你必須遵循其提供的一套添加驅(qū)動(dòng)的流程（mtk支持比較好，一般會(huì)提供sop）。傳統(tǒng)架構(gòu)的話，就很簡(jiǎn)單了，一般都會(huì)涉及到一下幾步： 新建設(shè)備驅(qū)動(dòng)目錄 添加頭文件 創(chuàng)建當(dāng)前目錄的Makefile 創(chuàng)建上層目錄的Makefile 在上層目錄添加Kconfig選項(xiàng) 在板文件添加對(duì)應(yīng)項(xiàng)。 如果不想每次都用menuconfig配置，就在 kernel/arch/arm/configs/XXX_defconfig里面添加編譯項(xiàng) 具體的實(shí)例我之類(lèi)就不寫(xiě)了，google一下一大把，這篇文章也不會(huì)涉及到過(guò)多的細(xì)節(jié)問(wèn)題。 二、 使得添加進(jìn)去的設(shè)備驅(qū)動(dòng)可以編譯通過(guò) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)添加進(jìn)來(lái)之后，一般的，都需要你添加、刪除、修改一些內(nèi)容，才能保證其編譯通過(guò)。如果是調(diào)試，這里可能改動(dòng)不大，因?yàn)轵?qū)動(dòng)文件一般是由芯片原廠提供的，他們已經(jīng)修改的基本可以編譯通過(guò)了。但如果是移植，在這里花費(fèi)的精力一般是比較大的，這會(huì)在后文中的附加說(shuō)明里面提及到。 三、 檢查設(shè)備驅(qū)動(dòng)是否正常初始化 進(jìn)行到這一步，你需要檢查設(shè)備驅(qū)動(dòng)是否可以順利初始化，這個(gè)很簡(jiǎn)單，你只需要在設(shè)備驅(qū)動(dòng)的probe函數(shù)或者init函數(shù)里面添加一條打印信息即可在串口觀察是否有打印，如果沒(méi)有打印，說(shuō)明驅(qū)動(dòng)根本就沒(méi)有得到初始化。此時(shí)，你應(yīng)該：首先，你趕緊跑過(guò)去問(wèn)和你合作的硬件工程師：“hi，我這塊板子，那個(gè)XXX芯片是否貼上了？”，或者問(wèn)他們：“這些飛線是不是都連接的OK了？”。 問(wèn)這些問(wèn)題都是很有必要的，因?yàn)楹苡锌赡苡布蠜](méi)有準(zhǔn)備好，或者硬件連線本來(lái)就有問(wèn)題。所以，為了避免浪費(fèi)時(shí)間，你還是主動(dòng)去問(wèn)下他們。 其次，如果芯片確實(shí)貼上了而且硬件連線都接對(duì)了（后來(lái)你不放心，自己也核對(duì)了一遍），這時(shí)候問(wèn)題就在你嘍。馬上檢查設(shè)備驅(qū)動(dòng)的添加是否有什么問(wèn)題，是否是板文件沒(méi)有修改好，是否驅(qū)動(dòng)本身就沒(méi)有注冊(cè)好等等。 如果驅(qū)動(dòng)得到了正常的初始化，這時(shí)候你開(kāi)始檢查該設(shè)備驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序是否可以正常使用（或者自己寫(xiě)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的測(cè)試應(yīng)用程序）。如果可以正常使用，那你太幸運(yùn)了，這說(shuō)明芯片原廠為你考慮的很周到，你可以節(jié)省N多時(shí)間干別的事兒了。 但遺憾的是，往往事情不會(huì)這么順利，當(dāng)你檢查應(yīng)用程序的時(shí)候，你發(fā)現(xiàn)應(yīng)用程序沒(méi)有做出應(yīng)有的反應(yīng)——例如當(dāng)你辛苦把camera的驅(qū)動(dòng)添加到kernel而且順利初始化之后，你興奮地進(jìn)入系統(tǒng)打開(kāi)camera發(fā)現(xiàn)：黑屏！你郁悶了，但是郁悶不能解決問(wèn)題，這時(shí)候真正的所謂設(shè)備驅(qū)動(dòng)的“調(diào)”和“試”才來(lái)了。趕緊去找一個(gè)萬(wàn)用表和一個(gè)示波器吧。 四、 設(shè)備驅(qū)動(dòng)的“調(diào)”和“試” 所謂“調(diào)”，就是你依據(jù)設(shè)備芯片datasheet、主控datasheet、相關(guān)的規(guī)格書(shū)等資料，以及觀察與測(cè)量的結(jié)果，不斷地對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng) code進(jìn)行添加、刪除和修改。 所謂“試”，就是你在添加、刪除和修改的同時(shí)要不斷地： 通過(guò)串口對(duì)反饋信息進(jìn)行觀察； 通過(guò)萬(wàn)用表對(duì)各電源引腳電壓進(jìn)行測(cè)量； 通過(guò)示波器對(duì)芯片的時(shí)鐘（輸入的和輸出的）頻率（包括測(cè)量晶振）、數(shù)據(jù)信號(hào)的波形、某種總線信號(hào)的波形，等各個(gè)引腳進(jìn)行測(cè)量。 觀察設(shè)備的上電時(shí)序，數(shù)據(jù)交互時(shí)序等等是否正常（參考datasheet）。 通過(guò)測(cè)試應(yīng)用程序?qū)︱?qū)動(dòng)進(jìn)行測(cè)試，并反復(fù)觀察設(shè)備驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行狀態(tài)。 測(cè)試不光是測(cè)試員的事情，你必須保證自己調(diào)試的驅(qū)動(dòng)可以運(yùn)行穩(wěn)定才可以提交代碼，發(fā)給測(cè)試員進(jìn)行大量測(cè)試。測(cè)試自己調(diào)試的設(shè)備驅(qū)動(dòng)有以下幾種： （1） 利用系統(tǒng)里面現(xiàn)有的應(yīng)用程序進(jìn)行測(cè)試 這個(gè)是最直接的測(cè)試，也省去了你自己編寫(xiě)測(cè)試程序的時(shí)間。 （2） 自己編寫(xiě)linux應(yīng)用程序來(lái)測(cè)試驅(qū)動(dòng) 如果你對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)有的應(yīng)用程序不放心，或者不滿(mǎn)意，就自己編寫(xiě)測(cè)試驅(qū)動(dòng)吧。 （3） 利用proc或者sys文件系統(tǒng)的讀和寫(xiě)函數(shù) 如果你在設(shè)備驅(qū)動(dòng)里面添加了proc或者sys文件系統(tǒng)的讀和寫(xiě)函數(shù)，你就可以在命令行通過(guò)cat或者echo命令來(lái)對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行手動(dòng)測(cè)試。 注：以上測(cè)試方法是我習(xí)慣用的，除了這些，還是有其他一些測(cè)試方法我沒(méi)有列舉出來(lái)，感興趣的話可以google一下。 此外，應(yīng)該養(yǎng)成一個(gè)好習(xí)慣，那就是在測(cè)量各個(gè)引腳的同時(shí)，你最好創(chuàng)建一份excel表格，把各個(gè)引腳的電壓、波形等情況記錄下來(lái)，目的是在N多次修改之間作比較，也更有備忘的作用。 這里的“調(diào)”和“試”的過(guò)程是最耗時(shí)的，也是設(shè)備驅(qū)動(dòng)調(diào)試的最關(guān)鍵的步驟，所以你應(yīng)該非常有耐心的走好這一步。還應(yīng)該注意的是，設(shè)備驅(qū)動(dòng)的調(diào)試不光是你一個(gè)人的事情，有時(shí)候你悶頭苦干一個(gè)星期都不一定能搞定。所以，進(jìn)行調(diào)試的同時(shí)，必須有一個(gè)硬件工程師配合你，因?yàn)轵?qū)動(dòng)不能正常運(yùn)行也很有可能是硬件的設(shè)計(jì)紕漏導(dǎo)致的。此外，不要閉門(mén)造車(chē)，畢竟你在一個(gè)大的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)里面，你需要及時(shí)和同事進(jìn)行有效的交流，避免走彎路。最后，如果還是存在問(wèn)題，你就得邀請(qǐng)芯片原廠的FAE過(guò)來(lái)嘍。 補(bǔ)充說(shuō)明 要進(jìn)行設(shè)備驅(qū)動(dòng)的移植，一般的，你必須具備以下幾個(gè)條件： 和當(dāng)前設(shè)備芯片相近的或者相類(lèi)似的芯片的現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)代碼。 這句話有點(diǎn)拗口了，舉個(gè)例子來(lái)講吧。例如，你現(xiàn)在要移植一份驅(qū)動(dòng)到g-sensor（BMA250E）上，你現(xiàn)在就應(yīng)該盡可能 地去找到和芯片BMA250E相近的芯片所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)代碼。這時(shí)候，你高興的發(fā)現(xiàn)，咦？！手頭上還有一份BMA250的代碼,太幸運(yùn)了。此時(shí)你就可以基于BMA250的代碼來(lái)做移植。但有時(shí)候并沒(méi)有這么幸運(yùn)，那怎么辦呢？這時(shí)候你完全可以去找其他類(lèi)型的g-sensor啊，假如你手頭上并沒(méi)有BMA250的代碼，但是你有一份ADXL345的代碼，那當(dāng)然也是可以的，你完全可以基于ADXL345的代碼來(lái)做移植。至于為什么要選擇與當(dāng)前設(shè)備芯片相近的芯片所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)代碼，原因就四個(gè)字“提高效率”。 當(dāng)前芯片的詳細(xì)datasheet，以及芯片的相關(guān)說(shuō)明 開(kāi)發(fā)板的原理圖 如果有pads版本的原理圖和貼片圖，那是最好的了，方便以后測(cè)量引腳的各項(xiàng)參數(shù)。 萬(wàn)用表和示波器 這是調(diào)試、移植、開(kāi)發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)必不可少的設(shè)備。 具備了以上幾個(gè)條件之后，接著走上文所講的第一個(gè)和第二個(gè)步驟，尤其在第二個(gè)步驟，你可能得費(fèi)好大力氣來(lái)針對(duì)你當(dāng)前的開(kāi)發(fā)板進(jìn)行驅(qū)動(dòng)文件的修改。修改一般都包括I\O配置、中斷的設(shè)置、總線的配置（例如I2C、SPI、SDIO等）、寄存器的配置、甚至驅(qū)動(dòng)代碼的框架都得修改。等你這一步做好了，接著進(jìn)行上文談到的第三步，然后一步一步往下走完即可。 用一句話概括一下驅(qū)動(dòng)移植吧。驅(qū)動(dòng)的移植實(shí)際上就是：“通過(guò)添加、刪除和修改，使現(xiàn)有的一份芯片相近的驅(qū)動(dòng)代碼可以在目標(biāo)芯片和目標(biāo)板上跑起來(lái)并且跑的很穩(wěn)定！” 以下課程可免費(fèi)試聽(tīng)C語(yǔ)言、電子、PCB、STM32、Linux、FPGA、JAVA、安卓等。 想學(xué)習(xí)的你和我聯(lián)系預(yù)約就可以免費(fèi)聽(tīng)課了。 宋工企鵝號(hào)：3524-6590-88 Tel/WX：173--1795--1908 |
