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1、ISA总线接口实验总线接口实验实验内容实验内容n n实验目的n n实验方法n n实验原理n n实验步骤n n结果与分析实验目的实验目的n n了解ISA总线的相关知识；n n了解通过ISA接口扩展的实验设备；n n掌握在Linux下访问ISA设备的方法；n n掌握在Linux下编程访问指定设备寄存器的方法；n n实验方法实验方法n n阅读实验原理中的相关介绍，了解ISA总线的历史发展与技术特点n nLinux下编程访问ICH4的计数器、RTC等功能部分n nLinux下编程访问扩展实验板上7段数码管、8253定时器、8255并口等设备n n学习字符设备驱动程序，编写实际的字符设备驱动程序实验原理
2、实验原理n nISA总线n n全称：全称：Industry Standard ArchitectureIndustry Standard Architecture总线总线 n n最初用于最初用于IBM PCIBM PC，为，为8 8位总线位总线n nIBM PC/ATIBM PC/AT中扩展为中扩展为1616位位n nEISAEISA协会开发的协会开发的EISAEISA总线为总线为3232位，向下兼容位，向下兼容8 8位与位与1616位位ISAISA总线总线n nPC104总线n n用于工业控制计算机、嵌入式领域用于工业控制计算机、嵌入式领域n n具有功耗低、占用空间小、可扩展等特点具有功耗低
3、、占用空间小、可扩展等特点n nLinux设备驱动程序n nLinuxLinux中中IOIO设备分为：设备分为：n n字符设备：无需缓冲区直接读写，只能顺序访问字符设备：无需缓冲区直接读写，只能顺序访问n n块设备块设备 ：以块为单位读写，可随即访问：以块为单位读写，可随即访问n n网络设备：通过网络设备：通过BSDBSD套接口访问套接口访问n nLinuxLinux驱动程序驱动程序n n将底层设备抽象为设备文件将底层设备抽象为设备文件n n属于内核代码，运行在内核空间属于内核代码，运行在内核空间n n可以使用可以使用ModuleModule模式，可以动态加载模式，可以动态加载n n字符设备驱
4、动程序n n定义了定义了ModuleModule中必须定义的函数中必须定义的函数init_moduleinit_module和和cleanup_modulecleanup_modulen n定义了结构体定义了结构体struct fopsstruct fops，里面定义了对应的，里面定义了对应的readread、writewrite、openopen、releaserelease等函数等函数n n函数依次对应了对设备读、写、打开、释放等操作函数依次对应了对设备读、写、打开、释放等操作对应内核驱动需要进行的工作对应内核驱动需要进行的工作n n设备通过主设备号与次设备号进行区分。在确设备通过主设备号
5、与次设备号进行区分。在确定系统中设备号可以在代码中指定，也可以由定系统中设备号可以在代码中指定，也可以由系统自动分配系统自动分配n n驱动程序分析n n包括的头文件包括的头文件n n：定义了结构体：定义了结构体n n：定义了其中用到的：定义了其中用到的put_userput_user函数函数n ninit_moduleinit_module函数函数n n调用调用register_chrdevregister_chrdev向系统注册字符设备，返回值即向系统注册字符设备，返回值即系统分配的主设备号系统分配的主设备号n n分配的主设备号小于分配的主设备号小于0 0，则表示注册设备错误，则表示注册设备
6、错误n n驱动程序分析（续1）n ndevice_opendevice_open函数函数n n打开设备时驱动需要完成的工作打开设备时驱动需要完成的工作n n由于这里是虚拟设备，因此只是完成了部分内部变由于这里是虚拟设备，因此只是完成了部分内部变量的初始化，以及设备使用次数加量的初始化，以及设备使用次数加1 1n ndevice_releasedevice_release函数函数n n关闭设备时驱动需要完成的工作关闭设备时驱动需要完成的工作n n这里仅仅将设备使用次数减这里仅仅将设备使用次数减1 1n n驱动程序分析（续2）n ndevice_readdevice_read函数函数n n将需要输
7、出的信息拷贝到用户空间，也就是提交给将需要输出的信息拷贝到用户空间，也就是提交给对设备进行读操作的程序对设备进行读操作的程序n ndevice_writedevice_write函数函数n n这里不支持写操作，因此仅仅打印出提示信息这里不支持写操作，因此仅仅打印出提示信息n ncleanup_modulecleanup_module函数函数n n调用调用unregister_chrdevunregister_chrdev从系统注销字符设备从系统注销字符设备Linux下直接访问下直接访问IO地址地址n nin，out，ins，outsn ninbinb、inwinw、inlinl：从指定：从指定
8、IOIO地址读地址读1 1、2 2、4 4个字节个字节n noutboutb、outwoutw、outloutl：向制定：向制定IOIO地址写入数据地址写入数据n ninb_pinb_p、inw_pinw_p、outl_poutl_p：在执行完读写命：在执行完读写命令后，执行一条空指令，暂停一下令后，执行一条空指令，暂停一下CPUCPUn niopermn n设置设置IOIO端口读写许可端口读写许可n n需要有需要有rootroot权限权限n nioperm(from,num,turn_on)ioperm(from,num,turn_on)n n可以使用可以使用IOIO命令访问的设备命令访问的
9、设备n nICH4ICH4中的定时器（中的定时器（82548254）n n0 0通道计数器：通道计数器：40H40Hn n1 1通道计数器：通道计数器：41H41Hn n2 2通道计数器：通道计数器：42H42Hn n计数器控制器：计数器控制器：43H43Hn n扩展实验板上的定时器（扩展实验板上的定时器（82538253）n n控制寄存器地址：控制寄存器地址：283H283Hn n计数器计数器0 0地址：地址：280H280Hn n计数器计数器1 1地址：地址：281H281Hn nn n可使用IO命令访问设备（续）n nICH4ICH4中的实时钟中的实时钟RTCRTCn nRTCRTC寄存
10、器地址索引端口：寄存器地址索引端口：70H70Hn nRTCRTC数据端口：数据端口：71H71Hn n扩展实验板上的并口控制器（扩展实验板上的并口控制器（82558255）7 7段数码段数码管管n n82558255控制寄存器端口：控制寄存器端口：28BH28BHn n8255 A8255 A口地址：口地址：288H288Hn n8255 C8255 C口地址：口地址：28AH28AH实验步骤实验步骤n nLinux下使用IO命令访问下列设备：n nICH4ICH4中的定时器（中的定时器（82548254）n nICH4ICH4中的实时钟（中的实时钟（RTCRTC）n n扩展实验板上的定时器
11、（扩展实验板上的定时器（82538253）n n扩展实验板上的扩展实验板上的7 7段数码管段数码管n nn n编写下列设备的字符设备驱动程序n nICH4ICH4中的中的RTCRTCn n扩展实验板上的扩展实验板上的7 7段数码管段数码管1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。2023/3/252023/3/25Saturday,March 25,20232、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2023/3/252023/3/252023/3/253/25/2023 10:30:03 PM3、越是没有本领的就越加自命不凡。2023/3/252023/3/252023/3/25Mar-232
12、5-Mar-234、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2023/3/252023/3/252023/3/25Saturday,March 25,20235、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2023/3/252023/3/252023/3/252023/3/253/25/20236、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。25 三月 20232023/3/252023/3/252023/3/257、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。三月 232023/3/252023/3/252023/3/253/25/20238、业余生活要有意义，不要越轨。2023/3/252023/3/2
13、525 March 20239、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2023/3/252023/3/252023/3/252023/3/2510、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。3/25/2023 10:30:03 PM2023/3/2525-3月-2311、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。3/25/2023 10:30 PM3/25/2023 10:30 PM2023/3/252023/3/2512、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。25-Mar-2325 March 20232023/3/2513、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Saturday,March 25,202325-Mar-232023/3/2514、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。2023/3/252023/3/2525 March 202322:30谢谢大家谢谢大家