51单片机与Linux的完美结合-猿码集

1. 介绍

51单片机和Linux操作系统能够进行完美结合，能够实现硬件控制和软件控制之间的无缝衔接。这个结合由底层驱动和上层应用相结合构成，可以大大提高嵌入式设备的性能和可靠性。

2. 51单片机

2.1 什么是51单片机

51单片机是一种嵌入式系统芯片，具有体积小、功耗低、易于开发和应用广泛等优点。它由Intel公司于1980年推出，广泛应用于嵌入式系统、汽车电子、家电等领域。

根据不同的型号，51单片机可运行不同的指令集，因此具有不同的功能和性能。例如，STC89C52RC型号的51单片机具有8位数据总线、64KB的闪存和4KB的RAM，可应用于复杂的控制和通信系统。

2.2 51单片机的开发环境

在进行51单片机的开发时，一般需要使用一款专用的集成开发环境（ID）。例如，Keil C51是一款常用的51单片机开发环境，具有代码编辑、编译、调试等功能。

下面是一个简单的51单片机程序：


#include <reg51.h>
void main()
{
    while(1)
    {
        P1 = 0xFF;
        delay();
        P1 = 0x00;
        delay();
    }
}
void delay()
{
    int i,j;
    for(i=0;i<10;i++)
        for(j=0;j<10000;j++);
}

这个程序使用了一个延时函数delay()，并使用P1口控制LED灯的亮灭。

3. Linux操作系统

3.1 什么是Linux操作系统

Linux操作系统是一个开源的、多用户、多任务、支持网络通信的操作系统。它具有良好的稳定性、安全性和可扩展性，在服务器、嵌入式系统等领域得到广泛应用。

Linux操作系统的核心是内核（kernel），它提供了操作系统的基本功能，如进程管理、内存管理、文件系统等。在内核之上，有一个用户空间，用于运行应用程序和系统服务。

3.2 Linux操作系统的开发环境

在进行Linux操作系统的开发时，需要使用一些工具和库来编写程序。例如，Linux操作系统可以使用GNU工具链进行编译，使用标准C库和POSIX库进行程序开发。

4. 51单片机和Linux的结合

4.1 底层驱动

在进行51单片机和Linux结合时，需要编写底层驱动程序，用于控制硬件的输入输出。底层驱动程序可以使用Linux内核的驱动框架进行开发，例如字符设备、块设备、网络设备等。

下面是一个使用P1口控制LED灯亮灭的底层驱动程序：


#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/platform_device.h>
#define LED_PORT 0x80
static int led_probe(struct platform_device *pdev)
{
    void __iomem *io;
    io = ioremap(LED_PORT, 1);
    if(!io)
        return -ENODEV;
    iowrite8(0xFF, io);
    return 0;
}
static int led_remove(struct platform_device *pdev)
{
    void __iomem *io;
    io = ioremap(LED_PORT, 1);
    if(!io)
        return -ENODEV;
    iowrite8(0x00, io);
    iounmap(io);
    return 0;
}
static struct platform_driver led_driver = {
    .driver = {
        .name = "led",
        .owner = THIS_MODULE,
    },
    .probe = led_probe,
    .remove = led_remove,
};
static int __init led_init(void)
{
    return platform_driver_register(&led_driver);
}
static void __exit led_exit(void)
{
    platform_driver_unregister(&led_driver);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_AUTHOR("Author Name");
MODULE_DESCRIPTION("LED Driver");
MODULE_LICENSE("GPL");

这个驱动程序使用ioremap()函数将LED_PORT映射为IO地址，然后使用iowrite8()函数控制LED灯的亮灭。

4.2 上层应用

在底层驱动程序编写完成后，需要编写上层应用程序，实现对硬件的具体控制。上层应用程序可以使用Linux的系统调用接口进行开发，例如open()、read()、write()等。

下面是一个使用ioctl()函数控制LED灯亮灭的应用程序：


#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#define LED_ON 0
#define LED_OFF 1
int main()
{
    int fd, cmd;
    fd = open("/dev/led", O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("Open /dev/led error!\n");
        return -1;
    }
    while(1)
    {
        printf("Input command:\n");
        scanf("%d", &cmd);
        if(cmd == LED_ON || cmd == LED_OFF)
        {
            ioctl(fd, cmd);
            printf("LED is %s!\n", cmd==LED_ON?"ON":"OFF");
        }
        else
        {
            printf("Invalid command!\n");
        }
    }
    close(fd);
    return 0;
}

这个应用程序使用open()函数打开驱动设备文件/dev/led，然后使用ioctl()函数控制LED灯的亮灭。

5. 总结

51单片机和Linux操作系统的结合能够实现硬件控制和软件控制之间的无缝衔接。这个结合由底层驱动和上层应用相结合构成，能够大大提高嵌入式设备的性能和可靠性。

在进行这个结合时，需要编写底层驱动程序和上层应用程序，实现对硬件的具体控制。底层驱动程序可以使用Linux内核的驱动框架进行开发，而上层应用程序则可以使用Linux的系统调用接口进行开发。

51单片机与Linux的完美结合