一种SPCE3200中SD卡驱动程序的开发

　　设备驱动程序英文名为“Device Driver”，全称为“设备驱动程序”是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序，可以 说相当于硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作。 因此，驱动程序被誉为“ 硬件的灵魂”、“硬件的主宰”、和“硬件和系统之间的桥梁”等。随着电子技术的飞速发展，电脑硬件的性能越来越强大。驱动程序是直接工作在各种硬件设备上的软件，其“驱动”这个名称也十分形象的指明了它的功能。正是通过驱动程序，各种硬件设备才能正常运行，达到既定的工作效果。硬件如果缺少了驱动程序的“驱动”，那么本来性能非常强大的硬件就无法根据软件发出的指令进行工作，硬件就是空有一身本领都无从发挥，毫无用武 之地。这时候，电脑就正如古人所说的“万事俱备，只欠东风”，这“东风”的角色就落在了驱动程序身上。如此看来，驱动程序在电脑使用上还真起着举足轻重的 作用。 设备驱动程序的作用如图1所示。

　　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。eCOS由Redhat推出的小型即时操作系统（Real-Time operating system），编译可小至10K的级别，适合用于作bootloader增强，微小型系统。 此系统和嵌入式Linux系统的差异是他将操作系统做成静态连结（static library）的方式，让应用程式透过连结（linker）产生出具有操作系统的特性的应用程式。 eCOS的全称为embedded Configuration operating system，eCOS是开放原码、免权利金的即时作业系统，这套作业系统是针对嵌入式系统及应用而设计，因此是以单一个行程1）再搭配多个执行绪的方式来执行。

　　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。

　　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。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。

　　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。eCos具有可组态配置的特性，可针对性应用的需求而进行客制化，加上数百种的选项功效，使其能用少的硬体资源获得可能的执行效能。eCos是针对RAM记忆体资源只有「数十KB至数百KB」间的装置而设计，同时也是针对即时运作而设计，它可以用在记忆体不足以支援嵌入式Linux执行的应用场合，因为就一般而言嵌入式Linux至少要2MB左右的RAM记忆体空间才能执行，且还不包含应用程式及服务程式等的记忆体需求。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。