PCI总线设备详解与Linux驱动架构
"PCI总线设备的文档主要介绍了PCI总线的基本概念、优点以及PCI设备在Linux系统下的驱动架构,适合初学者了解PCI设备和驱动开发。" PCI总线是计算机系统中的一种高速局部总线标准,它允许硬件设备直接与CPU进行高速通信,而无需经过系统内存。PCI总线具有以下显著特点: 1. 高性能:PCI总线提供高带宽的数据传输能力,确保了数据在计算机和外设之间快速交换。 2. 平台独立性:PCI设计的目标是使硬件设备能在不同类型的计算机系统中通用,减少依赖特定平台的问题。 3. 即插即用:支持即插即用功能,允许用户在系统运行时添加或移除PCI设备,而无需重新启动计算机。 在PCI总线架构中,每个设备都有一个唯一的标识,即PCI设备描述符(pci_dev)。这个结构体包含了设备的相关信息,如: - 全局链表元素(global_list):用于将所有PCI设备链接到全局设备链表,方便系统管理和查找。 - 总线列表元素(bus_list):将设备连接到其所在总线的设备链表,便于按总线组织设备。 - 总线指针(bus):指向设备所在的PCI总线结构,帮助确定设备的层级关系。 - 下级总线指针(subordinate):仅对桥设备有意义,表示桥接的下级总线,对于非桥设备,该指针为空。 - 系统数据指针(sysdata):用于存放特定于系统的扩展数据,可以根据需求自定义。 - /proc文件系统目录项指针(procent):在/proc文件系统中为设备创建的目录,方便通过文件系统查询设备信息。 - 设备功能号(devfn):包括物理设备号和功能号,定义了设备在总线上的位置。 在Linux环境下,PCI设备的驱动通常分为两层:核心层(PCI子系统)和设备驱动层。核心层负责发现和配置PCI设备,建立设备与总线之间的关联;设备驱动层则提供了与具体硬件交互的功能,如初始化设备、发送数据等。 PCI设备驱动的开发主要包括以下步骤: 1. 检测和枚举:系统启动时,PCI子系统会扫描总线,检测并识别出所有的PCI设备。 2. 配置设备:根据设备的配置寄存器,设置设备的工作模式和参数。 3. 注册驱动:将设备驱动注册到Linux内核,使驱动能够接收来自系统的操作请求。 4. 请求资源:为设备分配I/O端口、内存区域或中断资源。 5. 初始化设备:执行设备特有的初始化代码,使其准备好接收数据传输。 6. 处理中断:当设备触发中断时,驱动程序负责处理中断服务例程。 7. 数据传输:通过读写操作,驱动程序与设备进行数据交互。 8. 卸载驱动:当设备不再使用时,释放资源并从内核中注销驱动。 PCI总线设备的驱动开发是操作系统与硬件设备之间的重要桥梁,理解PCI总线的工作原理和Linux下的驱动架构对于系统级编程和硬件集成至关重要。
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