Linux中断处理与设备驱动详解：request_irq与free_irq

Linux设备驱动的中断处理是操作系统内核管理硬件资源的关键组成部分，特别是在Linux环境中。本文档深入探讨了如何在Linux系统中挂接和释放中断处理，这对于理解设备驱动程序的运行机制至关重要。 首先，Linux的驱动程序作为内核的一部分，负责硬件设备的管理和操作，确保硬件服务可供应用程序使用。它们按照功能可以大致分为三种类型：字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动。每种驱动程序都有其特定的工作方式和接口。 字符设备驱动程序，例如串口和终端设备，被设计成可像文件一样访问，提供open、close、read和write等接口。尽管它们允许数据交互，但并不进行内核缓存，而是直接进行数据的输入输出。字符设备通过文件系统节点访问，如/dev/tty1和/dev/lp1。 块设备驱动，如硬盘和磁盘驱动，作为文件系统的主要宿主，通常以数据块的形式进行操作，每个块通常是1K字节。块设备与字符设备的区别在于它们具有缓存功能，支持随机存取，并且主要在内核与驱动程序之间的软件接口层面有所不同。 网络设备驱动更为复杂，内核不再直接调用底层的read和write操作，而是依赖于上层协议处理数据包的发送和接收。发送数据通常通过硬件的直接功能完成，而接收数据则通过硬件中断通知，中断处理程序会填充skbuff结构并传递给上层协议进行处理。 在Linux设备驱动程序中，主设备号和次设备号是用于区分和组织设备的重要概念。主设备号是静态的，用于标识设备和驱动程序之间的关联，而次设备号则是由驱动程序使用的，用于区分同一主设备下的多个设备实例，允许驱动程序控制多个设备。 理解中断处理是设备驱动的核心环节，因为中断允许硬件在完成特定任务后通知内核，从而驱动程序可以响应并执行适当的处理逻辑。request_irq函数用于请求中断，而free_irq函数则用于释放中断资源，确保系统的中断管理高效且正确。掌握这些技术对于编写稳定可靠的Linux驱动程序至关重要。