2440裸机学习心得(下)-电子工程世界

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摄像头驱动

一些概念：

摄像接口的主时钟信号由USB PLL产生，它的频率为96MHz，再经过分频处理后输出给摄像头，摄像头再根据该时钟信号产生三个同步时钟信号（像素时钟、帧同步时钟和行同步时钟），反过来再输入回s3c2440。

OV9650内部有大量的寄存器需要配置，这就需要另外的数据接口。

OV9650的数据接口称为SCCB（串行摄像控制总线），它由两条数据线组成：一个是用于传输时钟信号的SIO_C，另一个是用于传输数据信号的SIO_D。SCCB的传输协议与IIC的极其相似，只不过IIC在每传输完一个字节后，接收数据的一方要发送一位的确认数据，而SCCB一次要传输9位数据，前8位为有用数据，而第9位数据在写周期中是Don’t-Care位（即不必关心位），在读周期中是NA位。SCCB定义数据传输的基本单元为相（phase），即一个相传输一个字节数据。

SCCB只包括三种传输周期，即3相写传输周期（三个相依次为设备从地址，内存地址，所写数据），2相写传输周期（两个相依次为设备从地址，内存地址）和2相读传输周期（两个相依次为设备从地址，所读数据）。当需要写操作时，应用3相写传输周期，当需要读操作时，依次应用2相写传输周期和2相读传输周期。（这些读写和IIC一样~）

OV9650有两个只读寄存器——0x1C和0x1D，用于存放厂家ID，数据分别为0x7F和0xA2，我们可以通过读取它们来判断s3c2440是否连接了OV9650。当确认连接了OV9650后，我们就可以把VGA（640×480）模式下YUV彩色空间的配置数组写入OV9650内（二维数组：第一个表示寄存器地址，第二个表示要写入的数据）

注意比较三个变量的含义：

Width = 640 //源宽度

PrDstWidth =480 //目标宽度

SrcWidth =640 - WinHorOffset*2; //偏移后宽度

驱动函数编写步骤：

外围基础准备硬件初始化

IIC初始化， LCD初始化， UPLL时钟初始化(96M, 0V9650系统时钟) ，

GPIO初始化（GPJ），硬件和软件复位摄像头（GPJ12为CAMERARESET，rCIGCTRL）

0V9650寄存器配置

A、读取OV9650厂商ID，验证是否工作

B、复位所有OV9650寄存器

C、配置OV9650寄存器（用规定的二维数组直接配）

摄像头接口初始化

摄像头接口的一些寄存器初始化：rCIGCTRL，rCIWDOFST rCISRCFMT

rCIPRTRGFMT，rCIPRTAREA

B、设置内存首地址为LCD缓存数组首地址：rCIPRCLRSA1~4

C、计算水平和垂直缩放比率和位移量，以及主水平、垂直比率

放入以下三个寄存器中rCIPRSCPRERATIO，rCIPRSCPREDST rCIPRSCCTRL

中断函数开启和指向

控制台菜单的编写与实现

显示视频

rCIPRSCCTRL|=(1<<15); //预览缩放开启

rCIIMGCPT =(1<<31)|(1<<29); //预览缩放捕捉使能

截图，定格

rCIPRSCCTRL &=~(1<<15); //预览缩放关闭

rCIIMGCPT &=~((1<<31)|(1<<29)); //预览缩放捕捉不使能

视频定格后，LCD_BUFFER数组就是图像数据

放大，缩小

调节偏移量HOffset ，VOffset，每次改变后重新初始化摄像头接口

四个额外写出需注意的函数：

1、计算主突发长度和剩余突发长度 CalculateBurstSize

2、/计算预缩放比率及移位量 CalculatePrescalerRatioShift

3、中断函数（只清中断，不干别的） camera_interrupt

4、SCCB总线函数的读写（像IIC） Rd_SCCB，Wr_SCCB

网卡驱动

DM9000的一些基本概念：

DM9000对外来说只有两个端口——地址口和数据口，地址口用于输入内部寄存器的地址，而数据口则完成对某一寄存器的读写。DM9000的CMD引脚用来区分这两个端口，当CMD引脚为0时，DM9000的数据线上传输的是寄存器地址，当CMD引脚为1时，传输的是读写数据。

我们把DM9000的A8和A9接为高电平，把A4~A7接为低电平，并且把DM9000的AEN接到s3c2440的nGCS4引脚上，则DM9000的端口基址为0x20000300，如果再把DM9000的CMD引脚接到s3c2440的ADDR2引脚上0x20000304（怎么计算？）

查了一下书，是和存储控制器有关系，每个nGCSx对应128M地址空间，8个nGCSx对应1G地址。

nGCS4刚好对应0x20000000开始的地址，但为什么是0x20000300?

再加上IObase：300

如果将 DM9000的CMD引脚接到s3c2440的ADDR2，由于CMD引脚的高低电平决定地址口和数据口，那么，ADDR2为0时，访问的

就是地址口，所以地址口的起始地址为 ARRD2为0的情况，即0x20000000 ；ADDR2为1时，（LADDR3~LADDR0 = 0100）访问的就是数

据口，所以数据口的地址即 0x20000004。

如果要写入DM9000中的某个寄存器，则先把该寄存器的地址赋予DM_ADDR_PORT，然后再把要写入的数据赋予DM_DATA_PORT即可。读取DM9000中的某个寄存器也类似。

DM9000寄存器介绍在数据手册11页开始：

DM9000内部有0x3FF大小的SRAM用于接受和发送数据缓存。在发送或接收数据包之前，数据是暂存在这个SRAM中的。当需要连续发送或接收数据时，我们需要分别把DM9000寄存器MWCMD或MRCMD赋予数据端口，这样就指定了SRAM中的某个地址，并且在传输完一个数据后，指针会指向SRAM中的下一个地址，从而完成了连续访问数据的目的。

基于ARP协议的DM9000编写步骤：

初始化EINT7中断，设置中断函数入口

因为DM9000的数据中断引脚INT是连接到s3c2440的外部中断7引脚上的

编写好读和写DM9000寄存器函数，用其配置DM9000的寄存器

并使其用中断方式接收网卡数据，查询方式发送数据

（这步挺难的，很多寄存器要配置，对照着Datasheet和别人的程序）

注：DM9000内的寄存器的地址宏定义时，不用管基址，直接按OFFSET定义

编写好DM9000发送和接受函数（位宽为16）

分别把DM9000寄存器MWCMD或MRCMD赋予数据端口

接受数据时要注意，按照规定的格式来编写

定义一个符合ARP协议格式的数组，用于数据传输

将该数组作为发送函数形参发给PC机请求包

编写中断函数，清屏蔽

将接收函数中的数组内容，用串口打印出控制台

SD卡驱动

SD（全名为Secure Digital Memory Card，安全数码卡）

s3c2440集成了SD控制器，可以方便地读写SD、MMC和对SDIO进行操作。

可以用SDIO控制器来编，也可用SPI总线来编

SDIO的应用是未来嵌入式系统最重要的接口技术之一，会取代目前GPIO式的SPI接口

具体的CMD 命令和协议内容自己看回资料了。

我使用的SD卡为手机的内存卡（不是MMC），型号为SDHC_V20_CARD，支持 PLV2.0协议

主要讲编写简单的SD读写步骤：

准备工作，编写要使用到一堆东西：

检查SDIO命令发送，接收是否结束函数Chk_CMD_End(int cmd, int be_resp)

使用到的 CMD 和ACMD 函数（这部分要配置寄存器，要查值，比较难，参考别人的吧）

编写一个要用的结构体SD_STRUCT，用于记录cCardType和iCardRCA等

SD卡识别模式：

初始化：时钟400K，Type B, clk enable，SD卡模式，FIFO reset

CMD 0 ——》reset指令

CMD 8——》工作电压范围，初始化SDHC卡，看是否支持PLV2.0，返回类型

CMD 55——》RCA为0x0，使用ACMD41前必须使用

ACMD 41——》识别卡能否在给定的VDD下工作

CMD 2——》查卡的CID 信息

CMD 3——》要求系统给SD卡发送一个新相对地址 RCA

改时钟频率：25M，准备进入transfer状态

CMD 7——》进入 transfer状态

ACMD 6——》设置总线宽度为 4bit

数据传输模式：

若需要擦除：

{

CMD 32——》start address

CMD 33——》end address

CMD 38 ——》erase

}注意：擦除后必须要进行复位，即重新初始化前面步骤，不然不能进行读写

单块写或多块写

CMD 7——》transfer模式

单块读或多块读

拓展：

将摄像头捕捉的图像，写进SD卡中，然后再还原显示出来

注意一个点：

就是要将LCD_BUFFER[480][272]的二维数组转化为LCD_BUFFER_SD[480*272]一维

一个疑问？好像只需 51200就可将整幅图像都显示出来，而不需要480*272那么多

附加部分（有空研究）：

文件系统的构建：

[page]

12、NORFLASH 操作

norflash为EN29LV160AB

对norflash的操作主要就是读、写、擦除和识别

EN29LV160AB的数据宽度可以是8位字节型，也可以是16位的字型，它由某一引脚配置实现的。在这里我们选择字型

BYTE#位置硬件接地，直接默认为Word Mode（16位）

写操作只能使“1”变为“0”，而只有擦除才能使“0”变为“1”。因此在写之前一定要先擦除

对norflash另一个比较常用的操作是读取芯片的ID

NorFlash启动,nGCS0接NorFlash,起始地址为0x0。0x0000 0000 –0x0800 0000为NorFlash

注意几个地方：

1、#define CMD_ADDR0 *((volatile U16 *)(0x555<<1+flash_base))

之所以又把norflash中的地址向左移一位（即乘以2），是因为我们是把s3c2440的ADDR1连接到了norflash的A0上的缘故，（自己看原理图），容易理解，等于本来最低位的数被推后没了，要左移拉回来。

2、check_toggle函数（校验函数）中

oldtoggle = *((volatile U16 *)0x0); newtoggle = *((volatile U16 *)0x0);

表示两次读值

if((oldtoggle & 0x40)==(newtoggle & 0x40)) //表示两次的DQ6是否相同

if(newtoggle & 0x20) //DQ5是否为1

几个常用的函数：

读函数： read_en29lv160ab(U32 addr)

return *((volatile U16 *)(addr));// 数据要转为16位

写函数： en29lv160ab_program(U32 addr, U16 dat)

第一个周期是把命令0xAA写入地址为0x555的命令寄存器中，

第二个周期是把命令0x55写入地址为0x2AA命令寄存器中，

第三个周期是把命令0xA0再写入地址为0x555命令寄存器中，

第四个周期为真正地把要写入的数据写入到norflash的地址中。

复位函数： reset_en29lv160ab(void)

是向任一地址写入复位命令0xF0

擦除函数： en29lv160ab_sector_erase(U32 section_addr)

第一个周期是把命令0xAA写入地址为0x555的命令寄存器中，

第二个周期是把命令0x55写入地址为0x2AA命令寄存器中，

第三个周期是把命令0x80再写入地址为0x555命令寄存器中，

第四个周期是把命令0xAA写入地址为0x555的命令寄存器中，

第五个周期是把命令0x55再写入地址为0x2AA命令寄存器中，

第六个周期是把命令0x30写入要擦除块的首地址内

验证函数： check_toggle()

连续两次读取数据总线上的数据，判断数据总线上的第6位数值（DQ6）是否翻转，如果没有翻转则正确，否则还要判断第5位（DQ5），以确定是否是因为超时而引起的翻转。

读ID函数： get_en29lv160ab_id()

第一个周期是把命令0xAA写入地址为0x555的命令寄存器中，

第二个周期是把命令0x55写入地址为0x2AA命令寄存器中，

第三个周期是把命令0x90再写入地址为0x555命令寄存器中，

第四个周期为读取地址为0x100中的内容，即厂商ID（0x1C）。

读取设备ID的过程的前三个周期与读取厂商ID相同，第四个周期是读取地址为0x01中的内容，即设备ID（0x2249）

问题1：

原来真的是写得块地址问题，写到前面的0x400就行，写后一点如0xf0000就读不出来了，0x0000 0000 –0x0800 0000为NorFlash，为什么后面的不行呢？

问题2：

本来擦除后写完能读出写的内容，但再复位后不写，只读回上次地址，发现读出不同的数据

而且好像擦除后就算返回return 1也没用，擦后读回那地址，也不是全部数据为0的，也是有值的

13、NANDFLASH操作

nandflash为K9F2G08U0A，它是8位的nandflash

一个劣势是很容易产生坏块，因此在使用nandflash时，往往要利用校验算法发现坏块并标注出来

K9F2G08U0A的一页为（2K＋64）字节（加号前面的2K表示的是main区容量，加号后面的64表示的是spare区容量），它的一块为64页，而整个设备包括了2048个块

内存容量大小计算：

要实现用8个IO口来要访问这么大的容量，K9F2G08U0A规定了用5个周期来实现。

列地址是用于寻址页内空间，行地址用于寻址页，如果要直接访问块，则需要从地址A18开始。

CMD_STATUS读状态命令可以实现读取设备内的状态寄存器，通过该命令可以获知写操作或擦除操作是否完成（判断第6位），以及是否成功完成（判断第0位）。

自己编写NANDFLASH的步骤：（进行块擦除，页写，页读）

1、在头文件中列出相关的固量和函数宏

常用的各种命令集；一些基于NANDFLASH控制器的基本函数

ECC应用和使能nandflash片选；NFSTAT寄存器

一些返回判断值的宏定义

2、写出几个基本的初始化函数：

管脚，寄存器初始化函数；复位函数；读NAND ID号函数

3、相关的检测判断函数：

A、检测是否写擦除成功函数NF_toggle：通过NF_CMD(CMD_STATUS)状态位

B、测试是否坏块函数NF_testBadBlock：读取2054处坏块标志位

C、写坏块标志函数NF_MarkBadBlock：写标志到 2054处

4、读、写、擦除函数：

具体自己看代码了，有两点要注意了：

A、读操作检测正确性是通过ECC检验码，而写和擦除是通过toggle函数

B、随机读写是在读页，写页的基础上加上列的部分

注意区别两个东西：

1、ECC检验码的判断

读操作来说，我们还要继续读取spare区的相应地址内容，已得到上次写操作时所存储的main区和spare区的ECC，并把这些数据分别放入NFMECCD0/1和NFSECCD的相应位置中。最后我们就可以通过读取NFESTAT0/1（因为K9F2G08U0A是8位IO口，因此这里只用到了NFESTAT0）中的低4位来判断读取的数据是否正确，其中第0位和第1位为main区指示错误，第2位和第3位为spare区指示错误。

2、坏块的判断

对于写页和擦除操作来说，通过toggle函数检测：

NF_CMD(CMD_STATUS); //读状态命令

//判断状态值的第6位是否为1，即是否在忙

//判断状态值的第0位是否为0，为0则写操作正确，否则错误

若第0位操作错误，则该块为坏块

3、main区和spare区的解锁只为了产生ECC码，一旦产生后，就要锁上，打开另外区的，不要影响互相顺序的ECC码产生

扩展：从NANDFLASH启动程序

当检测到是由nandflash启动时，系统会自动把nandflash中的前4k字节的数据加载到Steppingstone中，然后把该Steppingstone映射为Bank0，因此系统会从Steppingstone开始运行程序，从而实现了s3c2440的nandflash自启动的功能

通过在Steppingstone中，把程序的其余部分复制到RAM中，程序运行时由Steppingstone转移到该RAM中，SRAM起始地址0x30000000

RdNF2SDRAM是C语言编写的一段把nandflash中的数据复制到SRAM的程序

看看这函数，了解一下就行了

附加：nandflash、norflash、SDRAM的区别：

ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据，

RAM通常都是在掉电之后就丢失数据，典型的RAM就是计算机的内存。

SRAM速度非常快，是目前读写最快的存储设备了，但是它也非常昂贵，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一级缓冲，二级缓冲

动态RAM（Dynamic RAM/DRAM），DRAM保留数据的时间很短，速度也比SRAM慢，不过它还是比任何的ROM都要快，但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多，计算机内存就是DRAM的。

RAM

SRAM

DRAM

SDRAM，DDR RAM等

ROM

EROM,E2PROM等

NANDFLASH、NORFALSH等

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NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NOR flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。

NOR比较好操作，因为集成了系统地址线和数据线在芯片内，而NAND只有8个I/O，要操作，还需要结合相应硬件，如2440里有的 NAND控制器。

14、基于OHCI的USB主机（仅做了枚举）

发现了一个很好的博客讲这个的：http://lancelot.blog.51cto.com/393579/328233

部分经典内容摘要：

在OHCI规范中，最重要的几个概念是端点（EndPoint - ED）、传输描述符（Transport Descriptor - TD）、主机控制器通信区（HCCA）。其中ED负责确定传输类型（控制传输、批量传输、同步传输和中断传输）。TD确定传输参数。HCCA用于确定数据传输是否完毕。

OHCI（基本流程）

进行控制/批量传输的主要处理流程如下：

1、创建控制/批量传输的ED列表；

2、创建ED下的TD列表；

3、设置命令到相应寄存器开始数据传输；

4、在中断处理程序中判断数据传输是否结束；

在OHCI层，主要完成如下功能：

l 通过控制端口读写数据（包含SETUP、DATA、STATUS等3个TD）；

l 通过控制端口发送设置命令（没有DATA的TD）；

l 通过批量端口读数据；

l 通过批量端口写数据；

l 中断处理程序；

在OHCI的体系下，判断数据是否传输完毕是需要通过中断程序来判断的，当USB主机设置了HcControl和HcCommandStatus寄存器开始传输数据后，AM9200 自动开始数据传输，并且定期的检查HcDoneHead寄存器的内容，并且将其转移到HCCA.DoneHead。然后产生中断，触发中断处理程序。

在中断处理程序中需要判断当前结束的TD是否是当前命令的最后一个TD，这样才能确保整个ED处理完毕。

进行U盘的数据传输时需要通过批量传输端口收发数据，所使用的协议为Mass Storage协议

要学习的一种数据结构与结构体结合应用的模式：

声明时：

typedef struct _ED {

…………

} ED, *P_ED;

__inline void CreateEd( unsigned int EDAddr , ………….)

{

P_ED pED = (P_ED) EDAddr; //这个在函数中创建结构体pED来初始化

pED->Control =…………………….

}

调用时，因16字节对齐：

__align(16) ED ed; （声明）

CreateEd(

(unsigned int) &ed, // ED Address

………….

);

简单的USB设备枚举，读取描述符：（控制传输步骤）

搞好最重要的3个数据结构：

端点描述符ED，传输描述符TD和共享数据域HCCA

由于HCCA只是创建一个空间域，不需要初始化

而ED和TD在设备枚举时需要不同初始化，故还要创建两个

初始化结构体函数：CreateEd 和CreateGenTd

初始化OCHI寄存器（仅限枚举部分，不涉及中断）

复位，设置帧间隔，初始化HcDoneHead，设置HC为运行状态

写HCCA（开拓一片域）

检测是否有USB设备

设一定的时间检测，如 for(i=0;i<100000;i++)

设备枚举的5个过程：第一步，主机得到设备描述符

第二步为设备分配地址

第三步，主机用新的地址再次获取设备描述符

第四步，主机读取设备全部配置描述符

第五步，主机发送SETUP数据包,用以设置配置，允许所有端点进入工作状态。

注意：控制写传输需要3个TD：第一个发送Setup包，第二个用于接收握手或零长度的数据包，第三个用于发送状态；

控制读传输需要4个TD：第一个发送Setup包，第二个用于接收数据，第三个用于发送一个零长度的数据包，，第四个用于接收状态

具体有两种方法判断TD是否传送完成：

中断法

初始化好中断寄存器rHcInterruptEnable |= (1<<1)|(1<<31);

rHcInterruptStatus |= (1<<1);

pISR_USBH = (int)USBH_interrupt;

rINTMSK = ~BIT_USBH;

当有TD完成时，便进入中断。

如何判断枚举过程中每一步是否最后一个TD完成呢？

可以通过TD创造函数中DelayInterrupt即DI变量设置来巧妙解决

当DI=0x7时，即使TD完成也不会进入中断的，故可以只在每一阶段最后的TD设为非0x7，其余的设为0x7，这样进入中断就代表是最后数据发送完成了

2、状态检测法：

可以通过rHcCommandStatus寄存器中第二位是否1来判断Controllistfilled。

当其为1时，表示还有TD在队列，没发送完成

为 0时，表示无TD在队列，全部发送完

可以这样检测：while(rHcCommandStatus&&0x02)

{

Delay(50);

}

具体的UFI读写设备参考网上的吧（弄了很久，还没弄成功）

1、查询

2、读余量

3、读写扇区

好啦，到这里，算是结束了，开始带LINUX系统的真正学习啦，GO

一切都会有新的开始。。。。。。。。。。

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