嵌入式Linux驱动程序：文件系统读函数与设备管理

"这篇文档主要讨论了嵌入式Linux驱动程序设计中的文件系统读函数实现和ioctl函数，涉及设备管理，特别是字符设备和块设备的区别，以及处理器与设备间数据交换的三种方式：查询方式、中断方式和直接内存存取（DMA）方式。 在嵌入式Linux驱动程序开发中，设备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，常用于文件系统。字符设备如键盘，以字符为单位进行输入/输出，它们通常有自己的缓冲区结构，不使用系统缓存，只支持顺序存取。文件系统的读函数`buttons_read`展示了如何处理字符设备的读操作，确保正确传输键值到用户空间，并管理设备状态。 `buttons_read`函数首先检查设备是否准备就绪，如果未就绪，返回-EAGAIN错误。接着，它检查读取的数据量是否匹配键值的大小，不匹配则返回-EINVAL。函数使用`save_flags`和`restore_flags`保存和恢复中断标志，以防止中断处理期间的意外行为。如果键值已改变，函数会更新键值并清零重复计数；如果键值未变，则表示重复读取，返回-EAGAIN。如果键值已改变且非重复，函数使用`copy_to_user`将键值复制到用户空间的缓冲区，然后设置设备未准备就绪状态，最后返回实际读取的字节数。 关于ioctl函数，`buttons_ioctl`示例展示了处理设备控制命令的方式。在这个例子中，函数接收命令并根据命令类型做出响应，这里仅设定了一个默认的错误返回值，表示未处理的命令。 在处理器与设备交互的方式上，查询方式是最基础的，它通过不断检查设备状态来确定操作完成，简单但效率低，因为CPU可能长时间被占用等待。中断方式则更高效，当外设完成操作时，它会向CPU发送中断请求，CPU暂停当前任务，执行中断服务例程处理I/O，完成后返回原任务，避免了CPU空耗。这种方式更适合多任务操作系统，提高了处理器利用率。 直接内存存取（DMA）方式则是另一种优化数据交换的方法，允许外设直接与内存交换数据，无需CPU干预，进一步释放了CPU资源。不过，这涉及到更复杂的硬件接口和管理机制。" 以上是对给定文件内容的详细解析，涵盖了嵌入式Linux驱动程序设计的关键知识点，包括文件系统的读函数实现和设备控制的ioctl函数，以及处理器与设备间数据交换的三种基本方式。