基于S3C2440嵌入式Linux的步进电机驱动程序

在嵌入式Linux开发过程中需要为指定设备编写和编译驱动程序，这与以往在PC机上的Linux驱动开发明显不同，本文设计了基于S3C2440嵌入式Linux下激光雕刻系统的步进电机驱动程序。

　　1 硬件系统的设计

　　步进电机开环控制系统主要由中央控制器、步进电机驱动器、传感器以及步进电机四大部分组成。本系统采用基于ARM920t内核的S3C244 0A微处理器作为控制系统的中央控制器，该芯片主频400MHz，最高可达到533MHz，内含多种设备接口，存储器使用64MB的Nand Flash和64MB的SDRAM。图1所示为控制系统框图。

　　2 系统的工作原理

　　3 嵌入式Linux步进电机驱动程序的设计

　　Linux *** 作系统将所有的设备(而不仅是存储器里的文件)都看成文件，以 *** 作文件的方式访问设备。应用程序不能直接 *** 作硬件，而是使用统一的接口函数调用硬件驱动程序。设备驱动程序是 *** 作系统内核和硬件之间的接口。Linux设备驱动与内核接口可分为三大方面：a.与系统启动代码的接口对设备进行初始化;b.与内核接口通过数据结构file.operraTIons来完成;c.与设备的接口对设备进行读写 *** 作。

　　步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。而脉冲信号的频率和脉冲数是控制电机的两个重要方面。本系统步进电机4路脉冲输出由硬件地址0x28000006的bit0～bit3控制，bit0对应MOTOR A+，bit1对应MOTOR B+，bit2对应MOTOR_A-，bit3对应MOTOR_B-。这里针对整步模式下的步进电机进行脉冲分配信号，半步模式的步进电机正转导电状态时的控制顺序为A+_A+B+_B+_B+A-_A-_一A-B-_B-，整步模式的步进电机正转导电状态时的控制顺序为A+_B+_A-_B-。

　　因此在程序中需要通过编制脉冲分配信号来控制步进电机，并通过修改脉冲分配信号来实现对步进电机方向的控制。图2是用软件形成环形脉冲的流程图。

　　系统中的步进电机只响应应用程序传送给驱动的步进量和部分参数，只能顺序地进行控制 *** 作，因此它可作为字符设备来进行驱动。在驱动程序中，需要提供几个 *** 作函数的入口点，分别为open、read、write、ioet1等。而ioct1函数尤为重要，系统通过调用这个函数可以控制步进电机的转动。

　　在初始化函数中，会将驱动程序的file operaTIons结构连同其主设备号一起向内核进行注册。对于字符设备使用以下函数进行注册：int register_chrdev(unsigned int major,const char*name，struct file_operaTIons*fops);其中，unsigned int major为定义的主设备号，const char*name为定义的设备名称，这里把设备名宏定义为stepper。file_operaTIons*fops为定义的指针变量。申请控制步进电机的端口用以下函数进行调用：request_region(0x28000006, 1, const char*name);因为步进电机用到了I/O端口，而在S3C2440中 *** 作端口要用虚拟地址而非实际的物理地址，因此要修改内核代码。修改文件内核源代码中间的smdk.c，该文件在linux/arch/arm/mach-s3c2440中，在结构体static struct map_descsmdk_io_desc[]中添加一行数组元素{0xd3000000，0x28000000，Ox01000000，DOMAIN_IO，0，1，0，0}，则步进电机的物理地址0x28000006对应的虚拟地址为0xd3000006，在驱动程序中应对这个地址进行 *** 作。