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《嵌入式linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)》教學(xué)大綱

一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)

《嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)》是嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中講解Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)方法和技術(shù)的課程, Linux驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)是嵌入式Linux項(xiàng)目中工作量最大的一部分內(nèi)容。本課程內(nèi)容包括Linux驅(qū)動(dòng)程序基礎(chǔ)、內(nèi)核移植、總線驅(qū)動(dòng)程序、LCD驅(qū)動(dòng)程序、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序、輸入子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序、塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等。

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)課程，掌握嵌入式Linux字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)和分析的方法，具體應(yīng)達(dá)到以下幾個(gè)教學(xué)目的：

（1）嵌入式Linux字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)；

（2）嵌入式Linux下塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)；

（3）掌握嵌入式Linux下網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)；

（4）掌握嵌入式Linux下PCI、LCD顯示屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)；

（5）掌握嵌入式Linux下觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)；

（6）掌握嵌入式Linux下和USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)。

二、課程教學(xué)基本內(nèi)容與要求

第一章 嵌入式系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)程序

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.1 嵌入式系統(tǒng)概述

1.2 嵌入式處理器介紹

1.3 嵌入式操作系統(tǒng)介紹

1.4 嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序

（二）基本要求

教學(xué)目的：理解嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)，理解主流嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式處理器，理解嵌入式Linux的文件系統(tǒng)、設(shè)備管理和驅(qū)動(dòng)程序。

教學(xué)重點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)，主流嵌入式操作系統(tǒng)，嵌入式Linux的文件系統(tǒng)、設(shè)備管理和驅(qū)動(dòng)程序。

教學(xué)難點(diǎn)：嵌入式Linux的文件系統(tǒng)、設(shè)備管理和驅(qū)動(dòng)程序。

第二章 簡(jiǎn)單的字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

（一）教學(xué)內(nèi)容

2.1 嵌入式Linux字符設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)

2.2 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中的具體問(wèn)題

2.3 LED的驅(qū)動(dòng)程序?qū)嵗皽y(cè)試

2.4 嵌入式Linux中斷處理驅(qū)動(dòng)程序及測(cè)試

2.5 按鍵中斷的驅(qū)動(dòng)程序?qū)嵗?/p>

（二）基本要求

教學(xué)目的：理解嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)，理解主流嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式處理器，理解嵌入式Linux的文件系統(tǒng)、設(shè)備管理和驅(qū)動(dòng)程序。

教學(xué)重點(diǎn)：嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序常用的頭文件、 File_operations結(jié)構(gòu)體、字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的入口和驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)備及注冊(cè)，I/O端口、內(nèi)存操作和中斷處理, LED的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、按鍵中斷的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

教學(xué)難點(diǎn)：LED的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、按鍵中斷的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

第三章 數(shù)字顯示驅(qū)動(dòng)程序

（一）教學(xué)內(nèi)容

3.1 數(shù)字顯示器

3.2 數(shù)碼管顯示電路的硬件設(shè)計(jì)

3.3 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)程序?qū)嵗?/p>

3.4 數(shù)碼管顯示電路測(cè)試程序設(shè)計(jì)

（二）基本要求

教學(xué)目的：掌握數(shù)字顯示器的顯示原理，硬件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)方法。

教學(xué)重點(diǎn)：串/并變換的譯碼設(shè)計(jì)、譯碼器的使用、數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式、數(shù)碼管顯示原理和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)及數(shù)碼管電路測(cè)試程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)及數(shù)碼管電路測(cè)試程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

第四章 鍵盤驅(qū)動(dòng)程序

（一）教學(xué)內(nèi)容

4.1 鍵盤接口概述

4.2 鍵盤的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)例

4.3 智能控制芯片HD7279擴(kuò)展鍵盤

（二）基本要求

教學(xué)目的：掌握鍵盤接口工作原理和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)方法。

教學(xué)重點(diǎn)：鍵盤接口工作原理，鎖存器和緩沖器擴(kuò)展鍵盤測(cè)試程序設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

教學(xué)難點(diǎn)：鎖存器和緩沖器擴(kuò)展鍵盤測(cè)試程序設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

第七章 LCD驅(qū)動(dòng)程序

（一）教學(xué)內(nèi)容

7.1 LCD顯示器概述

7.2 LCD的顯示接口

7.3 嵌入式處理器的LCD控制器

7.4 LCD的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

7.5 基于Framebuffer的LCD驅(qū)動(dòng)程序?qū)嵗?/p>

（二）基本要求

教學(xué)目的：理解LCD顯示器的基本概念、顯示原理，掌握LCD測(cè)試程序設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

教學(xué)重點(diǎn)：LCD的顯示原理、LCD的驅(qū)動(dòng)方式、TFT的時(shí)序、LCD控制器的設(shè)置、基于Framebuffer的LCD測(cè)試程序驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

教學(xué)難點(diǎn)：基于Framebuffer的LCD測(cè)試程序驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

第八章 觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序

（一）教學(xué)內(nèi)容

8.1 觸摸屏概述

8.2 觸摸屏的分類

8.3 觸摸屏的特性

8.4 觸摸屏的硬件電路設(shè)計(jì)

8.5 觸摸屏的驅(qū)動(dòng)程序?qū)嵗?/p>

8.6 測(cè)試程序的設(shè)計(jì)

（二）基本要求

教學(xué)目的：理解觸摸屏的基本概念、工作原理，掌握觸摸屏測(cè)試和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

教學(xué)重點(diǎn)：觸摸屏的分類特點(diǎn),電阻式觸摸屏的電路原理、定位和電路連接，觸摸屏的坐標(biāo)、接口的模式和電路連接，觸摸屏的驅(qū)動(dòng)程序接口、觸摸屏測(cè)試程序驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

教學(xué)難點(diǎn)：觸摸屏測(cè)試和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

第九章 CAN總線驅(qū)動(dòng)程序

（一）教學(xué)內(nèi)容

9.1 CAN總線接口設(shè)計(jì)

9.2 嵌入式處理器上CAN總線接口的擴(kuò)展

9.3 SJA1000擴(kuò)展CAN總線接口的設(shè)計(jì)

9.4 SJA1000擴(kuò)展CAN總線接口的通信

9.5 驅(qū)動(dòng)程序的加載

（二）基本要求

教學(xué)目的：理解CAN總線接口的基本概念、工作原理，掌握CAN總線接口的設(shè)計(jì)和通過(guò)CAN總線建立通信的步驟。

教學(xué)重點(diǎn)：CAN總線的電氣特征和MAC幀結(jié)構(gòu)，CAN控制器SJA1000的操作模式、特征功能和Basic CAN模式設(shè)置，通過(guò)CAN總線建立通信的步驟，SJA1000的初始化，驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，init、exit、open、close、read、write、interrupt、ioctl函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

教學(xué)難點(diǎn)：CAN總線建立通信的實(shí)現(xiàn)。

第十章 IIC總線驅(qū)動(dòng)程序

（一）教學(xué)內(nèi)容

10.1 IIC總線概述

10.2 嵌入式處理器的IIC接口

10.3 基于IIC的鍵盤芯片應(yīng)用

10.4 IIC總線驅(qū)動(dòng)程序?qū)嵗?/p>

10.5 IIC總線的測(cè)試程序

（二）基本要求

教學(xué)目的：理解IIC總線的基本概念、工作原理，掌握IIC總線測(cè)試程序設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

教學(xué)重點(diǎn)：IIC總線的基本結(jié)構(gòu)、IIC總線的競(jìng)爭(zhēng)仲裁和工作流程,嵌入式處理器的IIC總線控制寄存器、I狀態(tài)寄存器、地址寄存器和移位數(shù)據(jù)寄存器，S3C2410中與IIC對(duì)應(yīng)的I/O端口,IIC總線驅(qū)動(dòng)程序和測(cè)試程序?qū)嵗?/p>

教學(xué)難點(diǎn)：IIC總線測(cè)試和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

第十四章 串口驅(qū)動(dòng)程序

（一）教學(xué)內(nèi)容

15.1 串口概述

15.2 嵌入式處理器串口控制器

15.3 嵌入式Linux串口驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

15.4 嵌入式Linux串口的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

（二）基本要求

教學(xué)目的：理解串口的基本概念、工作原理，掌握串口驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)方法。

教學(xué)重點(diǎn)：異步串口的傳輸標(biāo)準(zhǔn)、嵌入式系統(tǒng)中常用的UART控制器、USB測(cè)試和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

教學(xué)難點(diǎn)：串口驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)方法。

第十五章 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

（一）教學(xué)內(nèi)容

14.1 USB接口概述

14.2 嵌入式系統(tǒng)中USB的使用

14.3 嵌入式系統(tǒng)中USB設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

14.4 USB驅(qū)動(dòng)程序測(cè)試331

（二）基本要求

教學(xué)目的：理解USB接口的基本概念、工作原理和在嵌入式系統(tǒng)中的使用，掌握觸摸屏測(cè)試程序設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

教學(xué)重點(diǎn)：USB的電氣特性和通信協(xié)議，USB驅(qū)動(dòng)的骨架程序，Host接口硬件設(shè)計(jì)，USB測(cè)試程序驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

教學(xué)難點(diǎn)：USB接口測(cè)試和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

第十六章 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

（一）教學(xué)內(nèi)容

16.1 以太網(wǎng)概述

16.2 嵌入式處理器的以太網(wǎng)接口

16.3 以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)

16.4 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序?qū)嵗?/p>

16.5 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的測(cè)試

（二）基本要求

教學(xué)目的：理解以太網(wǎng)的基本概念、以太網(wǎng)的工作原理和以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)，掌握網(wǎng)卡測(cè)試驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)方法。

教學(xué)重點(diǎn)：以太網(wǎng)的工作原理、幀結(jié)構(gòu)，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備初始化，數(shù)據(jù)包的發(fā)送與接收，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的加載方式，網(wǎng)卡測(cè)試和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

教學(xué)難點(diǎn)：網(wǎng)卡測(cè)試和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

三、課程各章節(jié)學(xué)時(shí)分配

四、本課程課外學(xué)習(xí)與修學(xué)指導(dǎo)

(1)、該課程是一門綜合性很強(qiáng)的課程，所以要多參考相關(guān)書籍，做到能系統(tǒng)的撐握相關(guān)知識(shí)，包括微機(jī)原理與接口技術(shù)，ARM體系結(jié)構(gòu)與編程、linux內(nèi)核等。

(2)、Linux驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)需要牢固的硬件基礎(chǔ)，并需要對(duì)驅(qū)動(dòng)中所涉及的Linux內(nèi)核知識(shí)有良好的掌握，在有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)以外，多實(shí)踐練習(xí)。鍛煉嵌入式驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)的基本技能和方法，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

(3)、嵌入式驅(qū)動(dòng)程序源代碼，大多是開(kāi)源的。所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，課外多下載閱讀分析相關(guān)源代碼，做到個(gè)性化開(kāi)發(fā)。

五、本課程考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

考核方式：閉卷考試

成績(jī)?cè)u(píng)定方法：本課程的考核是平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期終考試成績(jī)相結(jié)合。具體比例為：上課出勤、作業(yè)占20%，實(shí)驗(yàn)占20%，期末考試成績(jī)占60%。

其中期未考試總分100分，基礎(chǔ)題占50%，中等難度題占40%，較難題占10%?？荚囶}型主要有：選擇題、填空題、判斷題、簡(jiǎn)答題、分析設(shè)計(jì)題等。

六、教材及參考書

1、教材：宋寶華. Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)詳解.北京:人民郵電出版社,2008

2、主要參考書：

[1]劉洪濤,孫天澤.嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與設(shè)計(jì).北京:人民郵電出版社,2008

[2] aniel P.Bovet;Marco Cesati著.陳莉君,張瓊聲,張宏偉譯,深入linux內(nèi)核(第三版).北京:中國(guó)電力出版社,2007

[3] [美]Christopher Halinan.嵌入式Linux開(kāi)發(fā)(英文版).北京:人民郵電出版社,2008

[4]羅克露,陳云川.嵌入式軟件調(diào)試技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社,2009

[5] [英]Neil Matthew;Richard Stones著.陳健,宋健建譯.linux程序設(shè)計(jì)(第三版).北京:人民郵電出版社,2009

[6]華清遠(yuǎn)見(jiàn)嵌入式培訓(xùn)中心主編，Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)詳解(第2版).北京：人民郵電出版社，2010

大綱撰寫人： 劉澤平

大綱審閱人： 袁輝勇

教學(xué)副主任： 易葉青

編寫日期：2012.6