本文介紹了Linux設(shè)備驅(qū)動程序的類型和文件操作接口函數(shù)，以及驅(qū)動程序的基本開發(fā)過程。以ARM9為平臺，基于Linux2.6.30開發(fā)DS18B20的驅(qū)動程序，以模塊的形式加載到內(nèi)核，最后通過應(yīng)用層調(diào)用驅(qū)動程序，獲得溫度數(shù)據(jù)。
　　引言
　　隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，基于ARM和Linux的嵌入式產(chǎn)品越來越多，DS18B20溫度采集傳感器在工業(yè)和生活上應(yīng)用廣泛，研究開發(fā)基于ARM9和Linux的DS18B20的驅(qū)動程序可以滿足大部分溫度采集平臺的應(yīng)用。
　　1 Linux設(shè)備驅(qū)動的開發(fā)過程
　　Linux操作系統(tǒng)通過各種驅(qū)動程序來操作硬件設(shè)備，它屏蔽了各種設(shè)備，設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和硬件之間的接口。從應(yīng)用程序來看，硬件只是一個設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣操作硬件設(shè)備。
　　1.1設(shè)備的分類
　　Linux看待設(shè)備可區(qū)分為3種基本設(shè)備類型，分別為字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：
　　①字符設(shè)備：字符設(shè)備是一種可以當(dāng)作一個字節(jié)流來存取的設(shè)備，相當(dāng)于一個文件，字符設(shè)備驅(qū)動通常實現(xiàn)open、close、read和write系統(tǒng)調(diào)用；②塊設(shè)備：如同字符設(shè)備，塊設(shè)備通過位于/dev目錄的文件系統(tǒng)結(jié)點來存取，塊設(shè)備驅(qū)動程序主要通過傳輸固定大小的隨機數(shù)據(jù)來訪問設(shè)備，塊設(shè)備驅(qū)動程序是核心內(nèi)存與其他存儲介質(zhì)之間的管道；③網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：網(wǎng)絡(luò)接口和一個已經(jīng)掛載的塊設(shè)備類似，網(wǎng)絡(luò)接口使用特定的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)注冊，與外界進行數(shù)據(jù)交換時調(diào)用，與塊設(shè)備只響應(yīng)來自內(nèi)核的請求不同，Linux內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)被設(shè)計成完全與協(xié)議無關(guān)，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序異步地接收來自外界的數(shù)據(jù)包。
　　1.2字符設(shè)備開發(fā)過程
　　本項目開發(fā)的驅(qū)動程序都是字符設(shè)備驅(qū)動程序，因此簡單介紹字符設(shè)備的開發(fā)過程。
　　1.2.1重要的文件操作
　　接口函數(shù)file_operation file_operation是一個字符驅(qū)動如何建立底層驅(qū)動與應(yīng)用程序連接的結(jié)構(gòu)體，包含以下重要的函數(shù)接口：
　　①int（*open）（struct inode*，struct file*）：打開設(shè)備操作。
　　②ssize_t（*read）（struct file*，char__user*，size_t，loff_t*）：從設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，非負(fù)返回值代表成功讀取的字節(jié)數(shù)。
　　③ssize_t（*write）（struct file*，const char__user*，size_t，loff_t*）：發(fā)送數(shù)據(jù)給設(shè)備，非負(fù)返回值代表成功寫入的字節(jié)數(shù)。
　　④int（* ioctl）（struct inode*，struct file*，unsigned int，unsigned long）：系統(tǒng)調(diào)用提供了發(fā)出設(shè)備特定命令的方法。
　　1.2.2設(shè)備打開與關(guān)閉
　　open方法在應(yīng)用程序調(diào)用open（）系統(tǒng)調(diào)用時被調(diào)用，作用是打開設(shè)備；release方法在應(yīng)用程序調(diào)用close（）系統(tǒng)調(diào)用時被調(diào)用，作用是關(guān)閉設(shè)備。
　　1.2.3驅(qū)動程序與應(yīng)用程序交換
　　數(shù)據(jù)交換的方式最直接的方法是在struct file_operation中的read/write方法中與用戶空間的buffer進行數(shù)據(jù)的交換：unsigned long copy_to_user（void__user*to，const void*from，unsigned long count）：從內(nèi)核空間拷貝數(shù)據(jù)到用戶空間；unsigned long copy_from_user（void*to，const void__user*from，unsigned long count）：從用戶空間拷貝數(shù)據(jù)到內(nèi)核空間；1.2.4設(shè)備控制ioctl設(shè)備控制接口如下：①應(yīng)用程序調(diào)用接口：int ioctl（int fd，unsigned longcmd，…）：②設(shè)備驅(qū)動的相應(yīng)接口：int（*ioctl）（struct inode*inode，struct file*filp，unsigned int cmd，unsigned long arg）。
　　應(yīng)用程序通過ioctl發(fā)送命令，從而調(diào)用驅(qū)動接口的ioctl.因此，在Linux字符設(shè)備驅(qū)動程序中主要實現(xiàn)open、read、write和ioctl函數(shù)分別對應(yīng)Linux系統(tǒng)調(diào)用的open、read、write和ioctl來完成數(shù)據(jù)交互和設(shè)備操作。
　　2溫度傳感器驅(qū)動軟件設(shè)計
　　DS18B20采用獨特的單總線接口方式，每只DS18B20都有一個唯一存儲在ROM中的64位編碼。最前面8位是單線系列編碼：28H，接著的48位是一個唯一的序列號，最后8位是以上56位的CRC編碼。通過單線總線端口訪問DS18B20的協(xié)議如下：①初始化；②發(fā)送ROM操作指令；③發(fā)送DS18B20功能指令。
　　主要功能指令，如表1所列。
　　
　　根據(jù)DS18B20的讀寫協(xié)議以及操作指令和功能指令，可以得出DS18B20的復(fù)位過程如圖1所示，寫操作流程如圖2所示，讀操作流程如圖3所示。