基于eCos系统的SPCE3200中SD卡驱动程序的开发

基于eCos系统的SPCE3200中SD卡驱动程序的开发

设备驱动程序是介于硬件和嵌入式系统eCos内核之间的软件接口，是一种底层的、专用于某一硬件的软件组件。在eCos系统[1]中，设备驱动程序以包（Package）的形式存在，当需要使用该设备时，通过eCos环境配置工具把该设备驱动程序包加载到内核中，编译后生成一个库文件，用户使用时，只需要打开该设备，直接调用接口API函数即可。设备驱动程序的作用如图1所示[2]。

　在eCos系统中一般把设备分为4类：字符设备、块设备、网络接口、其他设备。
　　SPCE3200是凌阳公司推出的一款32位支持嵌入式系统处理器，其内部具有SD卡控制器，属于块设备类[3]。对SPCE3200内部的SD卡控制器必须编写驱动程序，以便完成SD卡的读写操作。下面将介绍具体实现过程，这里规定SD卡使用“/dev/sd”作为其名称。
1 建立SD卡驱动程序目录结构
　　在编写驱动程序前，首先需要为SD卡驱动建立其目录结构。eCos系统要求所有驱动程序均保存在/packages/devs目录下的对应子目录内，按照图2所示在eCos/ packages/devs/sd/Spce3200 目录下分别建立名为“cdl”、“include”、“current”3个目录，分别用于存放SD卡驱动所需的cdl文件、驱动程序头文件和源程序文件。

2  建立SD卡驱动程序文件
　　在cdl目录内，首先创建一个叫做“sd_spce3200.cdl”的文件。然后，在src目录内建立一个名为“sd_spce3200.c”驱动程序的源程序，并将名为“sd_card_driver_spce3200.c”的文件复制到src目录内，该文件是凌阳科技提供的针对SPCE3200内部SD卡控制器的基本操作程序。

3 设计SD卡驱动的CDL文件

　　组件定义语言CDL（Component Definition Language）是eCos组件框架的一个关键部分。eCos中所有的包都必须具有至少一个CDL脚本对其进行描述[4]。CDL脚本包含了该包中所有配置选项的详细信息，并提供了如何对该包进行编译的信息[5]。这里，在CDL文件的模板框架中添加关于SD卡配置项的代码如下：
　　cdl_package CYGPKG_DEVS_SD_SPCE3200 {
　　display 'SD driver for SPCE3200'
　　include_dir cyg/io
　　compile sd_card_driver_spce3200.c
　　compile -library=libextras.a sd_spce3200.c
　　description 'SD driver for SCORE SPCE3200'
　　cdl_component CYGPKG_DEVS_SD_SPCE3200_OPTIONS {
　　display'CompileOptions'
　　flavor rnone
　　no_define
　　cdl_optionCYGDAT_DEVS_SD_SPCE3200_NAME{
　　display 'Device name for theSDDriver'
　　flavor data
　　default_value{''/dev/sd''}
　　description ' This option specifies the name of the sd-card device'
　　}
　　}
　　} 
4  编写SD卡设备表入口
　　配置好CDL文件后，便可编写设备I/O函数表宏以及设备表入口宏，分别如下：
　　BLOCK_DEVIO_TABLE(sd_spce3200_handlers, // I/O 函数表的标识
　　sd_WriteSector, 　　//SD卡写操作函数
　　sd_ReadSector, 　　 //SD卡读操作函数
　　NULL, 　　　　　　  //选择函数，SD 卡驱动不需要支持
　　sd_get_config, 　　 //读SD卡配置状态函数
　　sd_set_config  　　//SD卡配置函数
　　);
　　BLOCK_DEVTAB_ENTRY(sd_spce3200_device,   //SD卡驱动入口标识
　　CYGDAT_DEVS_SD_SPCE3200_NAME,　　　      //SD卡驱动的名称，在cdl文件里定义
　　NULL,  　　　　　　　　//SD卡驱动不依赖于其他设备
　　&sd_spce3200_handlers, //SD 卡设备 I/O 函数表标识
　　&SD_Initial,  　　　　 //SD 卡初始化函数
　　0,     　　　　　　　　//SD卡查找函数
　　0     　　　　　　　　 //SD卡驱动的私有指针
　　); 
5  实现SD卡设备接口函数
　　接下来需要实现上面提到的几个接口函数，这些函数是上层访问硬件设备的唯一通道。在凌阳科技提供的sd_card_driver_spce3200.c文件中包含了SD卡初始化、读写操作等函数[6]，它们分别为：SD卡初始化函数int __SDDrv_SDDrv_Initial__(void)、SD卡扇区写操作函数int _SDDrv_SDDrv_WriteSector_ (unsigned int block, unsigned int blocknum, unsigned  char *outaddr)、SD卡扇区读操作函数int _SDDrv_SDDrv_ReadSector_ (unsigned int block, unsigned int blocknum, unsigned char *buf)。
　　但这些函数都不是基于操作系统的，而是SD卡的基本操作函数。需要将它们封装成eCos操作系统下的驱动程序。这就需要用到凌阳科技提供的SD卡设备驱动接口函数，包括SD卡设备批量写操作函数sd_WriteSector()、SD卡设备批量读操作函数sd_ReadSector()、SD卡读设备配置状态函数sd_get_config()、SD卡设备设置函数sd_set_config()[7]。
　　完整的SD设备驱动源程序文件的代码如下：
　　//--------文件名：sd_spce3200.c------------//
　　//----------包含相关头文件-------------//
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　//-------------驱动函数实现--------------//

　　static bool sd_init(struct cyg_devtab_entry* tab)
　　{
　　bool InitResult = true;
　　if(__SDDrv_SDDrv_Initial( )==0
　　InitResul=true;
　　else
　　InitResult=false;
　　returen(InitResult);
　　}
　　static int sd_WriteSector(void* disk, const void* buf_arg, cyg_uint32 *blocks, cyg_uint32 　　first_block)
　　{
　　cyg_intret=ENOERR;
　　ret=__SDDrv_SDDrv_WriteSector__(first_block,*blocks,(cyg_uint8 *)buf_arg); (1)
　　return ret;
　　}
　　static int sd_ReadSector(void* disk, void* buf_arg, cyg_uint32 *blocks, cyg_uint32 first_block)
　　{
　　cyg_int32 ret = ENOERR;
　　ret = __SDDrv_SDDrv_ReadSector__(first_block,*blocks,(cyg_uint8*)buf_arg); (1)
　　return ret;
　　}
static Cyg_ErrNo sd_get_config(disk_channel* chan, cyg_uint32 key, const void* buf, cyg_uint32* len)
　　{
　　return -EINVAL;
　　}
　　static Cyg_ErrNo sd_set_config(disk_channel* chan, cyg_uint32 key, const void* buf, cyg_uint32*  len)
　　{
　　return  -EINVAL;
　　}
　　//-------------设备 I/O 函数表-----------//
　　（略，见前面）
　　//----------设备表入口----------------//
　　（略，见前面）
6 向eCos数据库中添加SD卡驱动程序组件包
　　在ecos.db中的任意位置加如下程序段：
　　package CYGPKG_DEVS_SD_SPCE3200 {
　　alias{'SD support for Score SPCE3200'}
　　directory devs/sd/score/spce3200
　　script sd_spce3200.cdl
　　description '
　　This package contains hardware support for theSDCard
　　on the Score SPCE3200 EV Board.'
　　}
　　“devs/sd/score/spce3200”指示了SD卡设备驱动的路径，该路径是相对于/packages目录的[8]。此时打开eCos配置工具添加包时，就可以看见SD卡驱动程序组件包已经出现在eCos数据库中，如图3所示。点击“Add”加载到平台上并编译生成一个名为“CIGPRG_DEVS_SD_SPCE3200.ecc”的库文件，即SD卡驱动程序库文件。

至此，在嵌入式操作系统cCos中成功地创建了一个基于凌阳SPCE3200的SD卡驱动程序。有了该驱动程序，就能正常访问SD卡了。
　　除了通过I/O组件访问硬件设备之外，eCos还提供了FAT文件系统用以管理块设备。FAT文件系统的使用，可以大大方便嵌入式系统与PC系统之间的文件交换，并为应用程序提供更为方便的操作接口。