高通平台Driver开发的参考文档.docx

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高通平台Driver开发的参考文档

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1.00

Chenljc

2009/11/13

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第1章前言

1.1文档目的及开发背景

本文为高通平台driver开发的学习文档，对部分概念性的东西进行了学习和总结。

由于driver的跨度太大，内容很多，加上本人水平有限。

如有不足之处及遗漏地方，麻烦大家多多包涵！

希望这份文档能对大家学习高通平台的驱动开发有所帮助！

1.2参考文献

序号

文档名称

作者

出版单位

80-VC881-1&QSC6055&QSC6065QSC6075ANDQSC6085SINGLECHIPDEVICESPECIFICATION

Qualcomm

80-VC881-2&QSC6055,QSC6065,QSC6075,QSC6085SOFTWAREINTERFACE

Qualcomm

注：

高通提供的文档比较详细，各个模块都有相关文档！

因为文档提供比较齐全（需要自己去下，对于初学者是个难题），相对来说他的技术支持不怎么样！

有得必有失！

1.3术语和缩写解释

术语和缩写

解释

DATAService

SIO

SerialInput&Output

RDM

RuntimeDeviceMappe

BlueTooth

PBL

PrimaryBootLoader

第2章综述

2.1高通平台的硬件架构

目前开发EVDO的手机或模块大部分采用了QSC6085平台。

高通QSC系列的平台是高度集成化，它将PMIC、RF相关模块也集成到一块芯片里（其他公司很少做到这点），对硬件来说可以省很多事。

除了上述特殊模块之外，当然也包括一般的LCD、KPD、AUDIOCODEC等很多驱动模块！

具体如下图所示：

QSC6085处理器采用ARM9核+DSP的架构，一般就不需要再加DSP去处理Audio和图片。

它集成这么多，其他硬件厂商的饭碗都被他抢了，不过这也是大势所趋！

2.2高通平台驱动文件结构

在一般高通工程（60X5系列）目录下有一个Drivers文件夹，在该文件夹下包含了60X5系列平台上所有驱动文件，分门别类！

从上图中我们可以看到，每一个驱动都有独立的文件夹，这样对于新手学习代码来说比较容易找到相关代码。

2.3ARM相关知识

因为高通处理器采用的ARM内核，遵循ARM指令，我们有必要学习一下ARM的一些基础知识。

一般驱动开发中很少涉及到ARM指令，除了BOOT以及flash开发，大部分都在C语言环境中开发。

在这部分我讲的不会太深入，如果大家想深入了解ARM架构，可以去看《ARM体系结构与编程》这本书，相当经典！

2.3.1ARM基本知识

ARM采用的是32位架构。

也就是说ARMCPU内部的总线是32位的，每条ARM汇编指令都是32位的指令。

一个CPU时钟周期最多可以处理一条32位指令或者读取一个32位的数据。

32位的指令意味着，与8位和16位的CPU相比，在一个时钟周期内，指令可以携带更多的信息。

ARM有7个基本工作模式:

User:

非特权模式，大部分任务执行在这种模式

正常程序执行的模式

FIQ:

当一个高优先级（fast）中断产生时将会进入这种模式

高速数据传输和通道处理

IRQ:

当一个低优先级（normal）中断产生时将会进入这种模式

通常的中断处理

Supervisor:

当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式

供操作系统使用的一种保护模式

Abort:

当存取异常时将会进入这种模式

虚拟存储及存储保护

Undef:

当执行未定义指令时会进入这种模式

软件仿真硬件协处理器

System:

使用和User模式相同寄存器集的特权模式

特权级的操作系统任务

ARM有37个32-Bits长的寄存器.

1个用作PC（programcounter）

1个用作CPSR（currentprogramstatusregister）

5个用作SPSR（savedprogramstatusregisters）

30个通用寄存器

当前处理器的模式决定着哪组寄存器可操作.任何模式都可以存取：

相应的r0-r12子集

相应的r13（thestackpointer,sp）andr14（thelinkregister,lr）

相应的r15（theprogramcounter,pc）

相应的CPSR（currentprogramstatusregister,cpsr）

特权模式（除system模式）还可以存取；

相应的spsr（savedprogramstatusregister）

CPSR寄存器表示当前ARM的工作状态

条件位：

N=1-结果为负,0-结果为正或0

Z=1-结果为0,0-结果不为0

C=1-进位，0-借位

V=1-结果溢出，0结果没溢出

Q位：

仅ARM5TE/J架构支持，指示增强型DSP指令是否溢出

J位:

ARM5TE/J架构支持J=1:

处理器处于Jazelle状态

中断禁止位：

I=1:

禁止IRQ.

F=1:

禁止FIQ.

TBit

T=0:

处理器处于ARM状态T=1:

处理器处于Thumb状态

Mode位（处理器模式位）:

0b10000User

0b10001FIQ

0b10010IRQ

0b10011Supervisor

0b10111Abort

0b11011Undefined

0b11111System

2.3.2ARM存储器格式

在ARM体系中，每个字单元包含4个字节单元或者两个半字单元；一个半字单元中包含两个字节单元。

但是在字单元中，4个字节哪一个是高位字节，哪一个是低位字节则有两种不同的格式；big_endian格式和little-endian格式。

比如一个整型数0x12345678在内存中如下图所示

-----------

| 78 |xxxx_0000

-----------

| 56 |xxxx_0001

-----------

| 34 |xxxx_0002

-----------

| 12 |xxxx_0003

-----------

LittleEndian

-----------

| 12 |xxxx_0000

-----------

| 34 |xxxx_0001

-----------

| 56 |xxxx_0002

-----------

| 78 |xxxx_0003

-----------

BigEndian

第3章Driver相关模块介绍

3.1REX简介

虽说目前QSC60x5平台上采用L4操作系统，REX只是L4上面的一个Task。

但高通为了开发的兼容性，提供的API仍然采用老的一套接口（可能内部实现不一样），很容易将老的代码移植到新的架构中。

那么我还试必要介绍一下REX。

REX是一个操作系统的名字，它是Real-timeExecutive的缩写。

它是美国的QUALCOMM开发的，REX是一个简单的、高效的、抢占式的、多任务的、嵌入式实时操作系统。

它最初是为应用于Intel的80186而设计的，如今它已经被移植到了ARM微处理器上。

下面是它比较重要的几个概念（其实和其他操作系统一样）：

1、Task

REX把任务当作独立运作的实体，每一个任务都有自己独立的堆栈和优先级。

每个任务都有一个数据结构，我们称为“任务控制块”（TCB）。

REX允许在运行时，在任何时间动态的创建任意数量的任务。

但是创建的任务越多，REX的性能便稍微递降，这是因为你创建的任务越多，任务列表越长。

所以你需要确保你创建的任务数量尽量小。

另外，REX任务的负载量还跟你选择的处理器有关。

下面的图描述了REX任务的启动过程：

TCB也是一个比较重要的结构体，各个task都有一个全局变量tcb，这个tcb包含了很多重要信息如，任务优先级、堆栈指针，信号量等，这些有时对查死机问题很有帮助。

2、任务调度

REX总是选择处于就绪态的最高优先级的任务进行调度，如果任务的优先级不是唯一的，REX可能选择任何一个处于就绪态的最高优先级的任务进行调度。

被选择的任务会一直执行，直到它自愿挂起或者中断发生而激活了更高优先级的任务。

当被挂起的任务的等待条件得到满足时，该任务就变成了就绪态。

如果所有的认为都挂起的时候，那么空闲认为就被执行。

REX提供了一种机制，允许任务可以动态的提高或降低自己或其它任务的优先级。

3、信号量

信号量是任务之间进行通信和同步的桥梁。

信号量是REX提供的一种任务间通信的机制。

每个任务都有一套与之相关联的通用信号量，信号量通常作为任务的TCB的一部分，它们被用来通知任务某种事件的发生，任务的信号量可以被任何其它任务或中断设置或清除。

信号量实际上是一种约定机制，在多任务内核中普遍使用，信号量用于：

􀁺控制共享资源的使用权（满足互斥条件）；

􀁺标志某事件的发生；

􀁺使2个任务的行为同步。

4、中断

REX是一个可剥夺的内核。

当从中断返回的时候，控制权就被传递给处于最高优先级的就绪任务，而没有必要返回到被ISR中断了的任务处。

一般我们只会挂载GPIO中断，后续会介绍。

5、定时器

定时器，英文是timer。

和其它内核一样，REX要求给用户提供定时时间，来实现超时控制等功能。

REX中有些信号是事件触发引起，也可以由timer引起。

一旦由于某种原因，等待的事件信号一直等不到，这时可以用timer定时来产生信号量。

关于以上几个概念，高通都提供了相关接口操作，具体参看代码！

3.2Boot

高通平台系统Memory组成可以分为：

NAND+SDRAM和NOR+PSRAM。

两者配置不能并存，这也就决定了有两种boot模式，具体决定采用哪种Boots方式是Boot_mode引脚决定。

高通60x5系列采用了Multi-Image-Boot技术，这可以从高通的代码看出，

从上述枚举变量中可以看出，flash中有多个image.其中QCSBL+OEMSBL=SBL，SBL就相当于bootloader,Bootloader主要是在Nand启动方式中起作用！

原因后续介绍！

其中每个Image又是由三个部分组成：

其中签名段和证书段是用来校验代码段的完整性与合法性的。

在启动过程中就可以看到校验的相关步骤。

代码段就不需要我说了吧。

3.2.1NorBoot

Norflash有地址线，存在NorFlash的代码可以本地执行，变量存在PSRAM，所以从NOR启动不需要Bootloader

NOR启动模式太简单，一般只要将NorFlash挂载到EBI1上，然后做些简单的操作，就可以直接运行。

在高通代码中关于这方面的注释也很少。

3.2.2NandBoot

NandFlash没有地址线，代码不能直接运行，因此需要Bootloader,那么bootloader的作用：

可以看出相对NORboot,Nandboot复杂很多。

它需要将falsh中的Image复制到SDRAM，然后才能执行。

并且要对各个image进行校验。

3.2.3Boot流程

Boot是一个很复杂的过程，尤其是NandBoot，需要你对ARM架构很深的了解，这边只是简单示意相关流程，具体大家可以参考代码！

3.3Gpio

3.3.1GPIO的作用

GPIO作为QSC60X5与外界沟通的桥梁，主要有四个作用：

1．通过GPIO向外部输出一个高/低电平，控制外部的器件或者通知外部器件某事件的发生。

例如我们可以通过GPIO输出一个高电平点亮一个LED，或者输出低电平关掉一个LED。

2．通过GPIO读入一个外界的高低电平输入，检测外部器件的当前状态。

例如键盘按键是否

按下的探测。

3．将GPIO口作为外部中断信号的一个输入口，实时检测外部事件的发生。

4．将GPIO用作其他特定用途。

例如用作I2C通信、数据线、地址线等。

3.3.2GPIO的用法

1．配置一个GPIO口。

通常一个GPIO有多种功能，我们可以将GPIO配置为符合我们当前需要的功能；同时我们也可以将GPIO配置为内部具有上拉电阻、下拉电阻或者没有任何上下拉电阻。

文件GPIO_60x5.c中定义了配置GPIO的函数接口

voidgpio_tlmm_config（GPIO_SignalTypegpio_signal）

{

…

}

gpio_signal指定要配置成的功能，文件GPIO_60x5.h枚举出了每个GPIO的可配置的功能选项：

typedefenum

{

…

GPIO_OUTPUT_3=GPIO_OUT（3,0）,

GPIO_INPUT_3=GPIO_IN（3,0,GPIO_PULL_DOWN）,

SDCC_DATA0=GPIO_ALT（3,0,1,GPIO_PULL_UP）,

DBG_BUS_IN_7=GPIO_ALT（3,0,2,GPIO_PULL_DOWN）,…

…

}

例子：

SDCC_DATA0=GPIO_ALT（3,0,1,GPIO_PULL_UP）gpio_tlmm_config（SDCC_DATA）;/*将GPIO3配置为SD卡的数据线1*/gpio_tlmm_config（GPIO_INTPUT_3）;/*将GPIO26配置为通用的有下拉电阻的输入端口*/

2．从GPIO输出高/低电平。

首先应该通过函数接口gpio_out来确定GPIO输出高电平或者低电平，然后通过函数接口gpio_tlmm_config把该GPIO配置为通用功能（非特定功能）,在该配置函数中调用一个宏函数接口BIO_TRISTATE打开GPIO使能，将此电平输出出去。

voidgpio_out（GPIO_SignalTypegpio_signal,GPIO_ValueTypegpio_value）/*将GPIO寄存器设置输出的电平*/BIO_TRISTATE（io,mask,val）/*GPIO寄存器中的值输出出去：

输出使能*/

例子：

使GPIO31输出低电平

gpio_out（GPIO_OUTPUT_31,GPIO_LOW_VALUE）;

gpio_tlmm_config（GPIO_OUTPUT_31）;

3．从GPIO读入外部器件输入的高/低电平，检测外部的事件或者状态。

只能从一个输出已被disable的GPIO读入输入的高/低电平，也就是说只能从一个已被设置为输入模式的GPIO读入高/低电平。

从GPIO读入外部输入的高/低电平的宏函数接口：

GPIO_ValueTypegpio_in

（

GPIO_SignalTypegpio_signal

），

gpio_signal解释见上面的说明，而返回值

typedefenum

{

GPIO_LOW_VALUE=0,

GPIO_HIGH_VALUE=1

}GPIO_ValueType;

例：

判断GPIO3的当前状态

gpio_tlmm_config（GPIO_INTPUT_3）;

if（gpio_in（GPIO_INTPUT_3）==GPIO_LOW_VALUE）

{

…..

}

4．将GPIO设置为某个中断信号的输入口。

这样外部器件一旦有中断信号（高电平或者低电平）输入到此GPIO端口，将直接触发一个中断，指定的ISR将被调用，处理中断事件。

中断的好处在于中断事件可以实时得到处理，无论系统是否处于睡眠状态。

接口函数有两个：

A）gpio_int_set_detect（gpio_int_typewhich_group_int,gpio_int_detect_typedetect）/*指定边沿触发还是电平触发*/

B）booleangpio_int_set_handler

（

gpio_int_typewhich_group_int,

gpio_int_polarity_typepolarity,

gpio_int_handler_typehandler

）/*指定ISR以及触发极性*/

typedefenum

{

/*GPIO_GROUP1*/

GPIO_INT_0=0,

GPIO_INT_1,

GPIO_INT_2,

GPIO_INT_3,

GPIO_INT_4,

…

}gpio_int_type;

typedefenum

{

DETECT_LEVEL=0,

DETECT_EDGE

}gpio_int_detect_type;

typedefenum

{

ACTIVE_LOW=0,

ACTIVE_HIGH

}gpio_int_polarity_type;

A）参数which_group_int指定GPIO,detect指定中断是电平触发方式还是边沿触发方式。

B）参数which_group_int指定GPIO,polarity与gpio_int_set_detect中指定的detect值相关，若detect指定电平触发方式，polarity就表示指定中断是高电平触发还是低电平触发；若detect指定边沿触发方式，polarity就表示指定中断是上升沿触发还是下降沿触发。

handler指定该中断的ISR，若handle为NULL则表示取消此GPIO的中断处理，

也就是说以后此GPIO输入任何信号都不会触发中断了。

例子：

/*将GPIO3设置为中断高电平触发*/

gpio_int_set_detect（GPIO_INT_3,DETECT_LEVEL）;

gpio_int_set_handler（GPIO_INT_3,ACTIVE_HIGH,&GPIO_3_isr）;

3.3.3GPIO注意事项

1．必须保证我们要用的GPIO没有已被其他地方用作其它用途，否则可能会出现一些莫名其妙的现象。

2．确保GPIO已被正确配置。

每个GPIO都有缺省的配置，如果缺省的配置不符合我们的要求，我们就需要对GPIO进行重新配置。

3．注意GPIO的上拉电阻或者下拉电阻的设置情况。

例如：

将GPIO设置为有下来电阻输入口，若外部输入的高电平电压不够高，就可能导致读入电平介于高低电平电压之间，从而无法准确辨别出高电平还是低电平。

3.4内存管理

高通平台上内存管理机制由三个部分组成：

队列（Queue）、DS存储池、Watermark。

其中真正存放数据的DS存储池，其他两个则是管理机制。

3.4.1队列（Queue）

•Single-linkedlistofdatablocks（数据块单链表）

•Eachdatablockhasalinkfieldtothenextdatablock（每个数据块有一个指针域（linkfield）指向下一个数据块）

•Alwaysusequeuefunctionstousethequeues（总是使用队列函数来操作队列）

–Declaredinqueue.h

–q_init（）–initializesthequeue（初始化队列）

–q_link（）–initializesthelinkfieldoftheitem（初始化队列的指针域）

–q_get（）–removestheelementfromtheheadofthequeue（从队列头部取出一个元素并将其从队列中去除）

–q_check（）–returnsthepointertothefirstelement;doesnotremove（返回队列的第一个元素的指针，但不删除它）

–q_put（）–putstheelementatthetailofthequeue（添加一个元素到队列尾部）

–q_cnt（）–countsthenumberofelementsinthequeue（计算队列中有几个元素）

ThemodelofQueue：

队列广泛使用在DS的存储池中，贯穿于整个DS的相关代码中。

3.4.2DS存储池

在高通软件平台上，它的数据存储方式比较特别。

事先划分一块区域用于数据存储，并且为不同应用再细分一个Pool（池），这个Pool是由固定大小item（用于存储数据块）组成。

应用不同，这个item的数据容量也不一样。

每个用户申请的就是这个item.它的具体特点：

•StaticallyallocatedmemoryinRAM（静态分配于RAM中）

•AnumberofDSMpools（不止一个DSMpool）

–Eachpoolisallocatedasastaticarray（每一个pool都是以一个静态数组的形式分配空间的）

–Flowcontrolisbuiltintoeachpoolbasedonthenumberoffreeitemsmany,few,dont_exceed（流控制被构造于每个DSMpool中）

•Eachpoolhasafixednumberofitems（calledDSMitems）（每个存储池都有固定数量的item成为DSMitems）

–EachDSMitemineachpoolhasthesamefixednumberofpayloadbytes（在同一个存储池中的所有DSMitem都有相同的有效字节数）

–AllDSMitemsacrossallpoolshavethesameoverheadbytes（所有存储池中的所有DSMitem都有相同的字节数？

）

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