嵌入式Linux驱动程序设计：设备管理与中断方式

"嵌入式Linux驱动程序设计主要涉及设备驱动程序的结构和嵌入式系统中的设备管理。驱动程序通常包含自动配置和初始化、I/O请求服务、中断服务等子程序。在Linux中，设备分为块设备和字符设备，两者在I/O操作和数据处理上有显著区别。块设备适合于磁盘类设备，支持随机存取，而字符设备适用于键盘等连续输入/输出的设备。处理器与设备间的通信方式包括查询方式、中断方式和DMA方式，其中中断方式在多任务操作系统中更为高效，因为它允许CPU在执行其他任务的同时处理I/O请求。驱动程序的关键入口点包括open、close、read、write、ioctl和select，这些入口点定义了设备的基本操作。" 在嵌入式Linux驱动程序设计中，驱动程序结构是至关重要的。首先，自动配置和初始化子程序用于检测硬件设备的正常工作状态，并对设备及驱动所需的软件状态进行初始化。其次，服务于I/O请求的子程序，即驱动程序的上半部，它在用户态与核心态之间切换，可以调用进程管理函数。中断服务程序，即驱动程序的下半部，由Linux系统处理硬件中断，并调用相应的服务子程序。 字符型设备驱动程序提供特定的入口点以供操作系统进行操作。open入口点用于设备的打开和准备I/O操作，例如设置设备为忙碌状态。close入口点则用于关闭设备，释放资源。read和write入口点分别用于从设备读取和向设备写入数据，通常涉及缓冲区管理。ioctl入口点执行除读写之外的特殊操作，如配置设备参数。select入口点允许检查设备的读写就绪状态。 嵌入式Linux设备管理区分块设备和字符设备。块设备以记录块为单位进行I/O，常用于文件系统，支持随机存取。字符设备则按字符逐个处理，适合顺序存取，如键盘和串口。处理器与设备间的数据交换方式主要有三种：查询方式、中断方式和DMA方式。查询方式简单但效率低，中断方式能有效利用CPU，而DMA方式则允许数据直接在设备和内存间传输，减少CPU参与。 在中断方式下，当外设完成操作后，通过中断请求信号通知CPU，CPU暂停当前任务，执行中断服务程序，然后返回原任务，提高了处理效率。这种机制是现代操作系统中实现并发和多任务的关键。