CN111274184B - 串行接口设备驱动器、嵌入式处理器和视频控制器 - Google Patents

串行接口设备驱动器、嵌入式处理器和视频控制器 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于Linux操作系统的串行接口设备驱动器，包括：接口函数驱动模块、数据分发驱动模块、设备驱动模块和硬件设备初始化驱动模块；其中，所述接口函数驱动模块用于向用户层提供操作接口；所述数据分发驱动模块连接所述接口函数驱动模块和所述设备驱动模块；所述设备驱动模块通过虚拟总线与所述硬件设备初始化驱动模块匹配、并用于驱动控制连接串行总线接口的串行接口设备。本发明实施例还公开了采用所述驱动器的嵌入式处理器和视频控制器，其可以达成驱动程序复用性强、用户层访问方便的技术效果。

Description

串行接口设备驱动器、嵌入式处理器和视频控制器
技术领域
本发明涉及嵌入式系统技术领域，尤其涉及一种串行接口设备驱动器、一种嵌入式处理器以及一种视频控制器。
背景技术
SPI(Serial Peripheral Interface)总线是一种高速的、全双工的同步通信总线，应用也比较广泛。基于SPI的通信是一种主从模式，其典型地具有一个主设备，通常是主芯片端，还会有一个或者多个从设备，也就是外设端。
传统的基于Linux操作系统的SPI设备驱动，其实现的思想主要是每个SPI设备都对应一个设备驱动，每一个设备驱动都会给应用层(或称用户层)提供一个设备节点。如此一来，传统的Linux操作系统下的SPI设备驱动程序是针对特定的SPI设备所实现的，并不能适用于其他SPI设备；因此每挂接一个SPI设备都要实现一个适合自身的SPI设备驱动，这样不仅增加了开发的人力成本，更使得内核层更加庞大臃肿；而且这些SPI设备驱动最大的缺点是生成大量的设备节点，提供的用户接口不统一，用户层访问不方便。
发明内容
本发明的实施例提供一种串行接口设备驱动器、一种嵌入式处理器以及一种视频控制器，其可以达成驱动程序复用性强、用户层访问方便的技术效果。
一方面，本发明实施例提供的一种基于Linux操作系统的串行接口设备驱动器，包括：接口函数驱动模块、数据分发驱动模块、设备驱动模块和硬件设备初始化驱动模块。其中，所述接口函数驱动模块用于向用户层提供操作接口、以接收用户层数据并进行解析得到处理后数据；所述数据分发驱动模块连接所述接口函数驱动模块和所述设备驱动模块，用于从所述接口函数驱动模块获取所述处理后数据，以及用于向所述设备驱动模块提供带有回调函数的注册接口、以通过数据指针将所述处理后数据传入所述设备驱动模块；以及所述设备驱动模块通过虚拟总线连接所述硬件设备初始化驱动模块，用于根据指定函数寻找所述虚拟总线上挂接的设备以进行设备匹配，以及用于对所述处理后数据进行解析得到业务内容、并根据所述业务内容通过串行总线接口驱动控制连接至所述串行总线接口的串行接口设备。
在本发明的一个实施例中，所述接口函数驱动模块为字符设备驱动模块。
在本发明的一个实施例中，所述虚拟总线为SPI虚拟总线，所述指定函数包括驱动注册函数和设备信息注册函数；所述驱动注册函数用于将所述设备驱动模块注册到SPI虚拟总线驱动链表上，所述设备信息注册函数用于将所述串行接口设备的设备信息注册到SPI虚拟总线设备链表上，所述虚拟总线用于遍历所述SPI虚拟总线驱动链表和所述SPI虚拟总线设备链表以进行驱动和设备的匹配。
在本发明的一个实施例中，所述硬件设备初始化驱动模块用于提供串行接口设备信息以及数据传输的模式和需求。
再一方面，本发明实施例提供的一种嵌入式处理器，包括串行总线接口、且用于运行基于Linux操作系统的串行接口设备驱动器。所述串行接口设备驱动器包括：接口函数驱动模块、数据分发驱动模块、设备驱动模块和硬件设备初始化驱动模块。其中，所述接口函数驱动模块用于向用户层提供操作接口、以接收用户层数据并进行解析得到处理后数据；所述数据分发驱动模块连接所述接口函数驱动模块和所述设备驱动模块，用于从所述接口函数驱动模块获取所述处理后数据，以及用于向所述设备驱动模块提供带有回调函数的注册接口、以通过数据指针将所述处理后数据传入所述设备驱动模块；以及所述设备驱动模块通过虚拟总线连接所述硬件设备初始化驱动模块，用于根据指定函数寻找所述虚拟总线上挂接的设备以进行设备匹配，以及用于对所述处理后数据进行解析得到业务内容、并根据所述业务内容通过所述串行总线接口驱动控制串行接口设备。
另一方面，本发明实施例提供的一种视频控制器，包括：嵌入式处理器，包括串行总线接口、且用于运行基于Linux操作系统的串行接口设备驱动器；可编程逻辑器件，连接所述串行总线接口；发送卡逻辑；以及视频处理芯片，连接在所述可编程逻辑器件和所述发送卡逻辑之间、且还连接所述嵌入式处理器以接受所述嵌入式处理器的控制。其中，所述串行接口设备驱动器包括：接口函数驱动模块、数据分发驱动模块、设备驱动模块和硬件设备初始化驱动模块。所述接口函数驱动模块用于向用户层提供操作接口、以接收用户层数据并进行解析得到处理后数据；所述数据分发驱动模块连接所述接口函数驱动模块和所述设备驱动模块，用于从所述接口函数驱动模块获取所述处理后数据，以及用于向所述设备驱动模块提供带有回调函数的注册接口、以通过数据指针将所述处理后数据传入所述设备驱动模块；以及所述设备驱动模块通过虚拟总线连接所述硬件设备初始化驱动模块，用于根据指定函数寻找所述虚拟总线上挂接的设备以进行设备匹配，以及用于对所述处理后数据进行解析得到业务内容、并根据所述业务内容通过所述串行总线接口驱动控制所述可编程逻辑器件。
上述技术方案可以具有如下一个或多个优点：本发明实施例的串行接口设备驱动器可以驱动控制以总线方式连接的多个串行接口设备，只需要一个驱动即可实现，驱动程序复用性强，避免了重复开发的工作，节省了大量的人力资源成本和开发成本；再者，多个设备向上只提供一个统一的接口，用户层即可针对不同设备进行访问；此外，负责用户层的软件开发人员完全不用了解驱动内部如何实现，对用户层软件工程师开发来说减少了开发难度，提高了工作效率。因此，本发明实施例可以达成驱动程序复用性强、用户层访问方便的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种基于Linux操作系统的串行接口设备驱动器的模块示意图。
图2为本发明实施例的一种嵌入式处理器的结构示意图。
图3为本发明实施例的一种视频控制器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明实施例提供的一种基于Linux操作系统的串行接口设备驱动器10，包括：接口函数驱动模块11、数据分发驱动模块13、设备驱动模块15和硬件设备初始化驱动模块17。
其中，接口函数驱动模块11用于向用户层提供操作接口、以接收用户层数据并进行解析得到处理后数据。
数据分发驱动模块13连接接口函数驱动模块11和设备驱动模块15，用于从接口函数驱动模块11获取所述处理后数据，以及用于向设备驱动模块15提供带有回调函数的注册接口、以通过数据指针将所述处理后数据传入设备驱动模块15。
设备驱动模块15通过虚拟总线连接硬件设备初始化驱动模块17，用于根据指定函数寻找虚拟总线上挂接的设备以进行设备匹配，以及用于对所述处理后数据进行解析得到业务内容、并根据所述业务内容通过串行总线接口驱动控制连接至所述串行总线接口的串行接口设备。
对于本实施例的串行接口设备驱动器10，其例如是由位于Linux操作系统的内核层上的驱动程序实现。具体地，接口函数驱动模块11(或称comifdev驱动)主要为用户层(或称应用层)提供一个统一的接口/dev/comif，从而用户可以通过该统一接口对挂接在同一条总线上的多个串行接口设备进行open、ioctl等操作。数据分发驱动模块13(或称comifstub驱动)获取comifdev驱动中从用户层发下来的数据、并提供注册接口给设备驱动模块15(或称spidev驱动)；而spidev驱动用于通过串行总线接口(例如SPI接口)驱动控制连接串行总线接口的串行接口设备。硬件设备初始化驱动模块17(或称sysinit驱动)例如用于提供串行接口设备的设备信息以及数据传输的模式和需求。
更具体来说，驱动程序的软件实现包括数据的传输和设备的匹配两方面。
其中，【数据的传输】：comifdev驱动主要是一个和设备无关的字符设备驱动，目的是给用户层提供接口，用户层将数据发送到comifdev的ioctl函数，ioctl函数对用户层的数据进行解析后发送到comifstub驱动中，comifstub驱动给底层设备驱动(也即spidev驱动)提供了注册接口，在注册接口中带有回调函数，通过数据指针将数据传入spidev驱动，由spidev驱动对数据进行解析，并根据用户层下发的数据中的业务内容执行操作相关的串行接口设备。
【设备的匹配】：不同的串行接口设备有不同的属性与需求，因此在这套驱动程序中将设备与驱动进行了分离，但其并没有使用串行总线接口核例如spi core提供的注册函数例如match函数去进行设备匹配，而是例如直接使用驱动注册函数(比如bus_for_each_dev()函数)将串行接口设备例如SPI接口设备的设备驱动模块15注册到SPI虚拟总线驱动链表上，在硬件设备初始化驱动模块17中使用设备信息注册函数(比如spi_register_board_info()函数)将SPI接口设备的硬件信息(也即SPI接口设备信息)注册到SPI虚拟总线设备链表上，虚拟总线会自动遍历其链表进行驱动和设备的匹配。
综上所述，本发明实施例的串行接口设备驱动器10可以驱动控制以总线方式连接的多个串行接口设备，只需要一个驱动即可实现，驱动程序复用性强，避免了重复开发的工作，节省了大量的人力资源成本和开发成本；再者，多个设备向上只提供一个统一的接口，用户层即可针对不同设备进行访问；此外，负责用户层的软件开发人员完全不用了解驱动内部如何实现，对用户层软件工程师开发来说减少了开发难度，提高了工作效率。因此，本发明实施例可以达成驱动程序复用性强、用户层访问方便的技术效果。
参见图2，本发明实施例提供的一种嵌入式处理器20包括串行总线接口21且用于运行基于Linux操作系统的串行接口设备驱动器10。本实施例中，嵌入式处理器20例如是ARM处理器，串行总线接口21例如是一个或多个SPI接口，每一个SPI接口可以以总线方式挂接一个或多个串行接口设备。至于串行接口设备驱动器10的具体功能结构，请参考前述实施例的相关描述，在此不再赘述。在另一个角度来说，嵌入式处理器20、Linux操作系统和串行接口设备驱动器10共同构成一个安装有Linux操作系统的嵌入式系统。
参见图3，本发明实施例提供的一种视频控制器30，包括：嵌入式处理器20、可编程逻辑器件31、视频处理芯片33和发送卡逻辑35；视频处理芯片33连接在可编程逻辑器件31和发送卡逻辑35之间、且还进一步连接嵌入式处理器20以接受嵌入式处理器20的控制。
其中，嵌入式处理器20包括串行总线接口21且用于运行基于Linux操作系统的串行接口设备驱动器10。至于串行接口设备驱动器10的具体功能结构，请参考前述实施例的相关描述，在此不再赘述。再者，串行总线接口21例如是一个或多个SPI(serialperipheral interface)接口，可编程逻辑器件31的数量可以为一个或多个；对于可编程逻辑器件的数量为多个的情形，单个SPI接口可以以总线方式挂接多个可编程逻辑器件，从而可编程逻辑器件作为SPI总线通信的从设备，而嵌入式处理器20作为主设备。
此外，可编程逻辑器件31例如是FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)器件，其主要用作视频信号源的接入器件。发送卡逻辑35例如主要包括可编程逻辑器件和连接所述可编程逻辑器件的输出的网络传输模块或光模块(例如SFP光模块)，其中发送卡逻辑35的可编程逻辑器件的输入连接至视频处理芯片33，而网络传输模块例如包括依次连接的以太网PHY芯片、网络变压器和网口。
另外，值得一提的是，作为视频控制器30，其当然还会包括一些辅助电路电路，例如连接嵌入式处理器20的易失性存储器、非易失性存储器、电源管理芯片等，其为常规元器件，故在此不再一一列举。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和/或方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元/模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多路单元或模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元/模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元/模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多路网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元/模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元/模块的形式实现。
上述以软件功能单元/模块的形式实现的集成的单元/模块，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)的一个或多个处理器执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于Linux操作系统的串行接口设备驱动器，其特征在于，包括：接口函数驱动模块、数据分发驱动模块、设备驱动模块和硬件设备初始化驱动模块；其中，
所述接口函数驱动模块用于向用户层提供操作接口、以接收用户层数据并进行解析得到处理后数据；
所述数据分发驱动模块连接所述接口函数驱动模块和所述设备驱动模块，用于从所述接口函数驱动模块获取所述处理后数据，以及用于向所述设备驱动模块提供带有回调函数的注册接口、以通过数据指针将所述处理后数据传入所述设备驱动模块；
所述设备驱动模块通过虚拟总线连接所述硬件设备初始化驱动模块，用于根据指定函数寻找所述虚拟总线上挂接的设备以进行设备匹配，以及用于对所述处理后数据进行解析得到业务内容、并根据所述业务内容通过串行总线接口驱动控制连接至所述串行总线接口的串行接口设备。
2.如权利要求1所述的串行接口设备驱动器，其特征在于，所述接口函数驱动模块为字符设备驱动模块。
3.如权利要求1所述的串行接口设备驱动器，其特征在于，所述虚拟总线为SPI虚拟总线，所述指定函数包括驱动注册函数和设备信息注册函数；所述驱动注册函数用于将所述设备驱动模块注册到SPI虚拟总线驱动链表上，所述设备信息注册函数用于将所述串行接口设备的设备信息注册到SPI虚拟总线设备链表上，所述虚拟总线用于遍历所述SPI虚拟总线驱动链表和所述SPI虚拟总线设备链表以进行驱动和设备的匹配。
4.如权利要求1所述的串行接口设备驱动器，其特征在于，所述硬件设备初始化驱动模块用于提供串行接口设备信息以及数据传输的模式和需求。
5.一种嵌入式处理器，其特征在于，所述嵌入式处理器包括串行总线接口、且用于运行基于Linux操作系统的串行接口设备驱动器，所述串行接口设备驱动器包括：接口函数驱动模块、数据分发驱动模块、设备驱动模块和硬件设备初始化驱动模块；其中，
所述接口函数驱动模块用于向用户层提供操作接口、以接收用户层数据并进行解析得到处理后数据；
所述数据分发驱动模块连接所述接口函数驱动模块和所述设备驱动模块，用于从所述接口函数驱动模块获取所述处理后数据，以及用于向所述设备驱动模块提供带有回调函数的注册接口、以通过数据指针将所述处理后数据传入所述设备驱动模块；
所述设备驱动模块通过虚拟总线连接所述硬件设备初始化驱动模块，用于根据指定函数寻找所述虚拟总线上挂接的设备以进行设备匹配，以及用于对所述处理后数据进行解析得到业务内容、并根据所述业务内容通过所述串行总线接口驱动控制连接至所述串行总线接口的串行接口设备。
6.如权利要求5所述的嵌入式处理器，其特征在于，所述接口函数驱动模块为字符设备驱动模块。
7.如权利要求5所述的嵌入式处理器，其特征在于，所述虚拟总线为SPI虚拟总线，所述指定函数包括驱动注册函数和设备信息注册函数；所述驱动注册函数用于将所述设备驱动模块注册到SPI虚拟总线驱动链表上，所述设备信息注册函数用于将所述串行接口设备的设备信息注册到SPI虚拟总线设备链表上，所述虚拟总线用于遍历所述SPI虚拟总线驱动链表和所述SPI虚拟总线设备链表以进行驱动和设备的匹配。
8.如权利要求5所述的嵌入式处理器，其特征在于，所述硬件设备初始化驱动模块用于提供串行接口设备信息以及数据传输的模式和需求。
9.一种视频控制器，其特征在于，包括：
嵌入式处理器，包括串行总线接口、且用于运行基于Linux操作系统的串行接口设备驱动器；
可编程逻辑器件，连接所述串行总线接口；
发送卡逻辑；
视频处理芯片，连接在所述可编程逻辑器件和所述发送卡逻辑之间、且还连接所述嵌入式处理器以接受所述嵌入式处理器的控制；
其中，所述串行接口设备驱动器包括：接口函数驱动模块、数据分发驱动模块、设备驱动模块和硬件设备初始化驱动模块；
所述接口函数驱动模块用于向用户层提供操作接口、以接收用户层数据并进行解析得到处理后数据；
所述数据分发驱动模块连接所述接口函数驱动模块和所述设备驱动模块，用于从所述接口函数驱动模块获取所述处理后数据，以及用于向所述设备驱动模块提供带有回调函数的注册接口、以通过数据指针将所述处理后数据传入所述设备驱动模块；
所述设备驱动模块通过虚拟总线连接所述硬件设备初始化驱动模块，用于根据指定函数寻找所述虚拟总线上挂接的设备以进行设备匹配，以及用于对所述处理后数据进行解析得到业务内容、并根据所述业务内容通过所述串行总线接口驱动控制所述可编程逻辑器件。
10.如权利要求9所述的视频控制器，其特征在于，所述接口函数驱动模块为字符设备驱动模块，所述虚拟总线为SPI虚拟总线，所述指定函数包括驱动注册函数和设备信息注册函数，以及所述硬件设备初始化驱动模块用于提供串行接口设备信息以及数据传输的模式和需求；所述驱动注册函数用于将所述设备驱动模块注册到SPI虚拟总线驱动链表上，所述设备信息注册函数用于将所述串行接口设备信息注册到SPI虚拟总线设备链表上，所述虚拟总线用于遍历所述SPI虚拟总线驱动链表和所述SPI虚拟总线设备链表以进行驱动和设备的匹配。
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