1、綜述

ESM335x 嵌入式主板的提供帶中斷的精簡ISA擴(kuò)展總線，主要用于支持高速數(shù)據(jù)采集、多路串口擴(kuò)展以及其他的高級擴(kuò)展應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，往往出現(xiàn)需要按一定的順序讀寫一定量的數(shù)據(jù)的情況，如果用戶在應(yīng)用程序中一次一次的調(diào)用讀寫操作將會很慢而且會占用較多系統(tǒng)資源。我們在Linux-4.1.6 ISA總線驅(qū)動增加了中斷時數(shù)據(jù)塊讀寫操作的功能，當(dāng)有中斷發(fā)生時，驅(qū)動程序會按照用戶的設(shè)置讀寫塊數(shù)據(jù)，并將讀到的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，讀寫完之后驅(qū)動程序會通知應(yīng)用程序，用戶在應(yīng)用程序中通過讀操作就能獲得需要讀取的塊數(shù)據(jù)。使用驅(qū)動程序在中斷時自動讀寫能簡化用戶應(yīng)用程序，減少塊讀寫操作的延遲。具體的使用方法在下面介紹。

2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及使用說明

使用發(fā)生中斷時驅(qū)動自動讀寫數(shù)據(jù)塊功能需要在應(yīng)用程序中使用em335x_drivers.h頭文件，使能功能需要使用struct isa_transfer結(jié)構(gòu)體，傳入此結(jié)構(gòu)體數(shù)組給驅(qū)動以設(shè)置讀寫操作的參數(shù)：

struct isa_transfer

　　{

   　　const void  *tx_buf;    /* 寫數(shù)據(jù)地址，不為NULL有效 */

　　    void        *rx_buf;    /* 讀數(shù)據(jù)地址，不為NULL有效 */

　　    unsigned    len;        /* 讀取長度 */

　　    unsigned    offset; 　　/* 總線地址 0x00 .. 0xFF */

　　    unsigned    inc;        /* 每次讀寫之后地址的增量 */

　　};

　　●　tx_buf: 不為NULL時， 表示寫操作

　　●　rx_buf: 不為NULL時，表示讀操作，數(shù)據(jù)讀取存放地址

　　●　tx_buf和rx_buf不能同時有效

　　●　len：讀寫長度，以字節(jié)byte為單位，進(jìn)行塊讀寫操作時必須為偶數(shù)，也可以進(jìn)行單獨的1個byte的數(shù)據(jù)讀寫，即設(shè)置為1

　　●　offset:讀寫操作地址，塊數(shù)據(jù)讀寫時offset必須為偶數(shù)

　　●　inc：每次讀寫操作后地址增加量，1或者0

總線塊數(shù)據(jù)讀寫說明

ESM335x精簡ISA總線只有8位數(shù)據(jù)/地址線，但是硬件內(nèi)部可以進(jìn)行16bit的讀寫，并且會自動將16bit的數(shù)據(jù)分為低8位和高8位兩次讀寫，低8位和高8位處在連續(xù)的地址處（即必須有兩個相鄰的地址），我們在驅(qū)動中為了加快讀寫操作，在用戶進(jìn)行塊讀寫（結(jié)構(gòu)體中的len為偶數(shù)）時會使用16bit讀寫的方式，具體讀寫方式如下，請用戶注意讀寫地址的變化：

●　設(shè)置rx_buf有效，len=4, offset=0, inc=0時，驅(qū)動讀寫地址及順序為：

　　　　低8位—offset，高8位—offset+1；低8位—offset，高8位—offset+1。

●　設(shè)置rx_buf有效，len=4, offset=0, inc=1時，驅(qū)動讀寫地址及順序為：

　　　　低8位—offset，高8位—offset+1；低8位—offset+2，高8位—offset+3。

寫操作相同。

3、應(yīng)用程序示例

使用ISA總線需要先打開相應(yīng)的設(shè)備文件：

　　int fd;

   fd = open("/dev/em335x_isa", O_RDWR);

   printf("open file = %d\n", fd);

   if(fd < 0)

   {

       return fd;    

   }

應(yīng)用程序需要先初始化要傳遞給驅(qū)動的struct isa_transfer數(shù)組，讀寫順序和數(shù)組中的順序相同，用戶可自行設(shè)定，要使用中斷自動讀寫功能數(shù)組第一個元素必須初始化為0，否則將直接進(jìn)行塊讀寫操作，而不使用中斷：

#define ARRAY_SIZE(a) (sizeof(a)) //用于計算數(shù)組字節(jié)數(shù)

　　    uint8_t tx[2] = { 0x5a, 0x55};  //第一次寫入數(shù)據(jù)

　　    uint8_t tx2[2] = { 0xaa, 0x1b}; //第二次寫入數(shù)據(jù)

　　    uint8_t rx[8];          //讀取數(shù)據(jù)存放處

　　    struct isa_transfer tr[4];

　　　　//第一個元素必須設(shè)置為0才會使能中斷自動讀寫功能

　　　　    memset ( &tr[0], 0, sizeof(struct isa_transfer) );

   　　//第一次操作設(shè)置為寫

　　　　    tr[1].tx_buf = tx;

　　　　    tr[1].rx_buf = NULL;

　　　　    tr[1].len = ARRAY_SIZE(tx);

　　        tr[1].offset = 0;

　　        tr[1].inc = 1;

　　　　//第二次操作設(shè)置為讀，應(yīng)用程序中讀操作存放數(shù)據(jù)地址rx，總線起始地址為offset

   　　    tr[2].tx_buf = NULL;

　　        tr[2].rx_buf = rx;

　　        tr[2].len = ARRAY_SIZE(rx) ;

　　        tr[2].offset = 4;

　　        tr[2].inc = 0;

　　　　//第三次操作設(shè)置為寫

   　　    tr[3].tx_buf = tx2;

　　        tr[3].rx_buf = NULL;

　　        tr[3].len = ARRAY_SIZE(tx2);

　　        tr[3].offset = 0;

　　        tr[3].inc = 1;

　　調(diào)用ioctl函數(shù)傳遞數(shù)組地址，使能中斷塊讀寫操作：

　　ret = ioctl(fd, ISA_IOC_MESSAGE(4), tr );

　　設(shè)置過后的讀取地址必須保證在下次調(diào)用ioctl重新設(shè)置之前一直有效，用戶之后調(diào)用read函數(shù)時驅(qū)動程序會自動將數(shù)據(jù)寫入設(shè)置的讀取地址（示例中的rx數(shù)組），而與用戶在read函數(shù)中輸入的地址無關(guān)，這樣能夠簡化用戶應(yīng)用程序中的設(shè)置，用戶只需要在每次read函數(shù)之后到ioctl傳遞的結(jié)構(gòu)體數(shù)組中的讀地址處（rx數(shù)組）獲得數(shù)據(jù)，并在下次讀操作之前進(jìn)行拷貝或者其他操作以防止數(shù)據(jù)丟失。

　　停止中斷塊讀寫操作，只傳入一個全為0的struct isa_transfer機(jī)構(gòu)體：

　　ret = ioctl(fd, ISA_IOC_MESSAGE(1), &tr[0] );

　　read函數(shù)讀取數(shù)據(jù)只需以sizeof(struct isa_transfer)為count參數(shù)，地址為無關(guān)參數(shù)，但是建議用戶傳入之前ioctl處的結(jié)構(gòu)體數(shù)組地址，如下所示，之后數(shù)據(jù)便會讀到之前設(shè)置的結(jié)構(gòu)體數(shù)組中指定的讀取數(shù)據(jù)存入地址處，即rx數(shù)組中：

　　nNum = read(fd, tr, sizeof(struct isa_transfer));

　　需要重新設(shè)置讀寫數(shù)據(jù)參數(shù)時需要重新設(shè)置結(jié)構(gòu)體數(shù)組，并重新調(diào)用ioctl函數(shù)。

　　設(shè)置完成后使用select函數(shù)查詢ISA總線狀態(tài)，如有中斷發(fā)生，并且驅(qū)動讀寫完了設(shè)置的數(shù)據(jù)塊，select函數(shù)將會返回大于0的數(shù)值，并且設(shè)置相應(yīng)的讀文件標(biāo)志，應(yīng)用程序就可以調(diào)用read讀取數(shù)據(jù)了，select函數(shù)用法示例：

　　//線程函數(shù)中調(diào)用select函數(shù)查詢總線狀態(tài)，如可讀，則調(diào)用read讀取數(shù)據(jù)到之前設(shè)置的地址

　　int ISASelectThreadFunc(void* lparam)

　　{

　　    int fd = * (int*)lparam;

　　    printf ( "fd %d\n", fd );

　　    fd_set fdRead;

　　    struct timeval aTime;

　　    int ret;

　　    while(1)

　　    {

　　        FD_ZERO(&fdRead);

　　        FD_SET(fd,&fdRead);

　　        aTime.tv_sec = 2;

　　        aTime.tv_usec = 0;

　　        ret = select ( fd+1, &fdRead, NULL, NULL, &aTime );

　　        if ( ret<0 )

　　            printf( "select, something wrong!\n " );

　　        if ( ret>0 )

　　        {

　　            if ( FD_ISSET(fd, &fdRead) )

　　            {

　　                printf( "There is a IRQ!!! AND RW complete!\n" );

　　    /********************在此調(diào)用read************************/

　　                read(fd, &tx[0], sizeof(struct isa_transfer));

　　                //數(shù)據(jù)已經(jīng)讀到rx數(shù)組中了，用戶可在此進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

　　            }

　　        }

　　        //判斷程序運(yùn)行狀態(tài)，跳出循環(huán)

　　        //break；

　　    }

　　    pthread_exit( NULL );

　　    return 0;

　　}

　　//創(chuàng)建線程

　　int StartPulseThread( int *fd  )

　　{

　　    pthread_attr_t      attr;

　　    pthread_t           m_thread;

　　    int                 res;

　　    res = pthread_attr_init(&attr);

　　    if( res!=0 )

　　    {

　　        printf("Create attribute failed\n" );

　　    }

   　　res = pthread_attr_setscope( &attr, PTHREAD_SCOPE_SYSTEM );

　　    res += pthread_attr_setdetachstate( &attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED );

　　    if( res!=0 )

　　    {

　　        printf( "Setting attribute failed\n" );

　　    }

　　    res = pthread_create( &m_thread, &attr, (void *(*)  (void*))&ISASelectThreadFunc, fd );

　　    if( res!=0 )

　　    {

　　        return -1;

　　    }

　　    pthread_attr_destroy( &attr );

   　　return 0;

　　}

　　關(guān)于ISA精簡總線的讀寫時序請參考《ESMARC 335x系列工控主板數(shù)據(jù)手冊》，單次讀寫周期190ns，使用中斷發(fā)生驅(qū)動程序自動塊讀寫功能時，最高寫速率為5MB/s，最高讀速率受硬件限制為3MB/s（兩次讀操作之間會有總線仲裁時間間隔），讀寫時序均與《ESMRC 335x 工控主板數(shù)據(jù)手冊》中的時序相同。我們將在后續(xù)工作中使用dma方式加快讀速度。

　　如有疑問或需要使用此功能，請和我們聯(lián)系。