嵌入式Linux驱动程序：字符设备接口与中断机制

"这篇文档介绍了嵌入式Linux驱动程序设计中的文件系统接口和字符设备定义，以及系统入口函数。在嵌入式系统中，设备驱动是操作系统与硬件之间的桥梁，它使得操作系统能与硬件交互，提供了对硬件功能的抽象和访问接口。文件系统接口和字符设备定义是驱动程序的核心部分，而系统入口函数则负责设备的初始化和注册。" 在嵌入式Linux驱动程序开发中，设备被分为块设备和字符设备。块设备，如磁盘，以块为单位进行I/O操作，通常用于支持文件系统。而字符设备，如键盘，以字符为单位进行I/O，它们通常有自己的缓冲区，并且通常只支持顺序存取。网络设备则是一种特殊的设备，介于两者之间。 在给出的代码示例中，`file_operations` 结构体定义了字符设备的操作函数指针，包括`ioctl`，`poll`，`read`等。`buttons_fops` 是一个特定的字符设备操作结构，用于按键设备。`register_chrdev`函数用于注册字符设备，指定主设备号（BUTTON_MAJOR），设备名称（DEVICE_NAME）和操作结构体（buttons_fops）。如果注册失败，会打印错误信息并返回错误码。`request_irqs` 用于申请中断资源，这是设备驱动中非常关键的一部分，因为中断处理程序负责响应硬件事件。最后，通过`devfs_register` 注册到devfs文件系统，使得设备可以在用户空间通过文件接口访问。 设备与处理器之间数据交换的方式主要有三种：查询方式、中断方式和直接内存存取（DMA）方式。 1. 查询方式：驱动程序不断检查设备状态，直到设备准备好。这种方式简单但效率低，因为CPU大部分时间都在等待设备。 2. 中断方式：当设备准备就绪或完成操作时，它会发送中断信号给CPU。CPU响应中断，执行中断处理程序，然后返回到原程序。这种方式提高了CPU效率，因为它不必一直等待设备。 3. DMA方式：数据直接从设备传输到内存，无需CPU干预，释放了CPU资源，提高了性能。 在多任务操作系统中，中断方式是最有效的数据交换方式，因为它允许CPU在等待I/O操作期间执行其他任务，从而提高了处理器利用率。中断处理程序是驱动程序的关键部分，它在中断发生时执行，处理设备的I/O请求。