AT91RM9200的SPI设备驱动程序开发.pdf

### AT91RM9200的SPI设备驱动程序开发 #### 1. 引言 随着嵌入式系统的快速发展，高性能的32位微处理器和嵌入式操作系统成为主流趋势之一。在这种背景下，AT91RM9200这款高性能的32位RISC微处理器因其强大的性能和丰富的外设支持而备受青睐。为了更好地发挥其潜力，开发出高效稳定的设备驱动程序至关重要。本文将以AT91RM9200与12位模数转换芯片TLC2543的接口电路为例，详细介绍SPI（Serial Peripheral Interface）设备驱动程序的开发过程。 #### 2. 硬件说明 ##### 2.1 微处理器AT91RM9200 AT91RM9200是ATMEL公司推出的一款高性能的32位RISC工业级微处理器。它具有以下特点： - **运算能力**：工作在180MHz频率下时，运算速度可达200MIPS以上。 - **丰富的接口**：具备多种标准接口，包括SPI（Serial Peripheral Interface），可用于高速数据交换。 - **SPI接口**：AT91RM9200的SPI端口包含两条数据线（MISO和MOSI）和两条控制线（SPCK和NSS），支持主从模式的数据传输。 - **MOSI (Master Output Slave Input)**：主机输出数据线，用于将主机数据传输到从机。 - **MISO (Master Input Slave Output)**：主机输入数据线，用于接收从机的数据。 - **SPCK (Serial Peripheral Clock)**：串行时钟信号线，由主机提供，用于同步数据传输。 - **NSS (Slave Select)**：从机选择信号线，用于激活特定的从机。 ##### 2.2 TLC2543 模数转换器 TLC2543是由TI公司生产的12位模数转换器，采用开关电容逐次逼近方式工作。该芯片有以下几个特点： - **输入通道**：共有11个模拟输入通道（AIN0~AIN10）。 - **控制端**： - **DATA OUTPUT**：串行三态输出数据端，用于输出转换后的数字数据。 - **DATA INPUT**：串行数据输入端，用于接收控制命令。 - **SCLK**：串行时钟输入端，用于同步数据传输。 - **/CS**：片选信号端，低电平有效，用于选择芯片。 #### 3. SPI设备驱动程序开发 开发SPI设备驱动程序通常涉及以下几个步骤： ##### 3.1 系统初始化 在启动时对SPI接口进行初始化，配置SPI的工作模式、波特率等参数。 ##### 3.2 设备注册 向系统内核注册SPI设备，使系统能够识别此设备，并为用户提供相应的设备节点。 ##### 3.3 数据读写函数 实现SPI设备的数据读写功能。对于TLC2543这类模数转换器而言，主要是实现模数转换的触发和结果读取。 ##### 3.4 动态模块加载 实现驱动程序的动态加载和卸载，使得用户可以在不重启系统的情况下添加或删除硬件设备的支持。 #### 4. 实现细节 ##### 4.1 SPI接口配置 在Linux环境下，通过编程设置SPI控制器的模式、波特率等参数。例如，在AT91RM9200上，可以通过访问SPI寄存器来配置SPI接口。 ##### 4.2 设备注册 在Linux内核中，使用`spi_register_driver()`函数注册SPI驱动程序，并通过`spi_driver`结构体来描述设备信息。 ##### 4.3 数据传输 对于TLC2543，数据传输过程包括： - 发送控制字，指定要读取的通道。 - 触发模数转换。 - 读取转换结果。 这些操作可以通过SPI接口完成，具体实现时需要根据SPI协议和TLC2543的数据手册来进行。 ##### 4.4 动态模块加载 利用Linux的模块加载机制，编写Makefile文件以便于编译成模块文件，并通过`insmod`和`rmmod`命令实现模块的加载和卸载。 #### 5. 结论 开发AT91RM9200的SPI设备驱动程序是一项复杂但极具价值的任务。通过对硬件的理解和软件的精心设计，可以充分发挥AT91RM9200的强大性能，为嵌入式系统提供稳定可靠的硬件支持。特别是在与外部设备如TLC2543模数转换器的交互中，高效的SPI驱动程序可以显著提高数据处理的速度和效率。