ARM9嵌入式系统：设备注册与初始化教程详解

设备注册和初始化是ARM 9嵌入式系统设计与开发过程中至关重要的环节。在Linux内核中，设备驱动程序的生命周期通常从加载时调用`init_module()`函数开始，这个函数的主要任务是向内核注册设备。字符设备驱动程序的注册过程通过`register_chrdev()`函数完成，它需要指定主设备号（major），设备名以及设备操作函数指针（file_operations）。主设备号用于区分不同的设备，可以由驱动程序预先申请或由系统动态分配，如果申请无效（如超出最大允许值或已被占用），函数会返回错误代码。 在注册过程中，Linux会检查设备名是否存在于`/proc/dvices`文件中，以确定注册状态。对于字符设备，成功注册后会在`/dev`目录下为每个设备创建一个文件，通过`ls -l`命令检查返回值，非零值表示注册成功，负值则表示失败。设备驱动程序通过次设备号（minor）实现对特定功能的调用。 设备驱动卸载时，需要解除设备的关联，这通常在`cleanup_module()`函数中通过`unregister_chrdev()`函数完成。这个函数接收主设备号和设备名，若与内核中注册的信息匹配，才能成功卸载，否则返回错误。 在嵌入式Linux中，设备被分为块设备和字符设备，前者用于存储和读写大块数据，后者如键盘，支持逐字符操作。块设备接口支持随机存取，而字符设备接口更注重顺序操作，通常限制I/O请求的长度。处理器与设备之间的数据交换方式包括查询方式、中断方式和DMA（直接内存访问）方式。查询方式效率低，因为它需要CPU不断查询设备状态；中断方式则利用中断机制，让CPU在等待设备操作完成时执行其他任务，显著提高了处理器利用率。 中断方式下，当外设准备好数据或请求操作时，会发送中断信号，CPU暂停当前任务，执行输入/输出子程序，待操作完成后返回，从而避免了查询造成的CPU空闲等待。这种方式在多任务操作系统中至关重要，极大地提升了系统性能。