linux設備驅動中斷

㈠ linux網路設備驅動的具體結構

Linux網路設備驅動程序的體系結構從上到下可以劃分為4層，依次為網路協議介面層、網路設備介面層、提供實際功能的設備驅動功能層以及網路設備與媒介層，這4層的作用如下所示：
1）網路協議介面層向網路層協議提供統一的數據包收發介面，不論上層協議是ARP，還是IP，都通過dev_queue_xmit() 函數發送數據，並通過netif rx ()函數接收數據。這一層的存在使得上層協議獨立於具體的設備。
2）網路設備介面層向協議介面層提供統一的用於描述具體網路設備屬性和操作的結構體net device,該結構體是設備驅動功能層中各函數的容器。實際上，網路設備介面層從宏觀上規劃了具體操作硬體的設備驅動功能層的結構。
3）設備驅動功能層的各函數是網路設備介面層net_device數據結構的具體成員，是驅使網路設備硬體完成相應動作的程序，它通過hard_start_ xmit ()函數啟動發送操作，並通過網路設備上的中斷觸發接收操作。
4）網路設備與媒介層是完成數據包發送和接收的物理實體，包括網路適配器和具體的傳輸媒介，網路適配器被設備驅動功能層中的函數在物理上驅動。對於Linux系統而言，網路設備和媒介都可以是虛擬的。

㈡ Linux RTC設備驅動

RTC（實時鍾）藉助電池供電，在系統掉電的情況下依然可以正常計時。它通常還具有產生周期性中斷以及鬧鍾(Alarm〉中斷的能力，是一種典型的字元設備。作為一種字元設備驅動，RTC需要有file_operations中介面函數的實現，如open () 、release () 、read () 、poll () 、ioctl ()等，而典型的IOCTL包括RTC_SET_TIME、RTC_ALM_READ、RTC_ALM_SET、RTC_IRQP_SET、RTC_IRQP_READ等，這些對於所有的RTC是通用的，只有底層的具體實現是與設備相關的。
因此，drivers/rtc/tc-dev.c實現了RTC驅動通用的字元設備驅動層，它實現了file_opearations的成員函數以及一些通用的關於RTC的控制代碼，並向底層導出rtc_device_register () 、rtc_device_unregister ()以注冊和注銷RTC;導出rtc_class_ops結構體以描述底層的RTC硬體操作。這個RTC通用層實現的結果是，底層的RTC驅動不再需要關心RTC作為字元設備驅動的具體實現，也無需關心一些通用的RTC控制邏輯。

㈢ 請教：linux 字元設備驅動IIC進不了中斷

如何編寫Linux設備驅動程序回想學習Linux操作系統已經有近一年的時間了，前前後後，零零碎碎的一路學習過來，也該試著寫的東西了。也算是給自己能留下一點記憶和回憶吧！由於完全是自學的，以下內容若有不當之處，還請大家多指教。Linux是Unix操作系統的一種變種，在Linux下編寫驅動程序的原理和思想完全類似於其他的Unix系統，但它dos或window環境下的驅動程序有很大的區別。在Linux環境下設計驅動程序，思想簡潔，操作方便，功能也很強大，但是支持函數少，只能依賴kernel中的函數，有些常用的操作要自己來編寫，而且調試也不方便。以下的一些文字主要來源於khg，johnsonm的Writelinuxdevicedriver，Brennan'sGuidetoInlineAssembly，TheLinuxA-Z，還有清華BBS上的有關devicedriver的一些資料。一、Linuxdevicedriver的概念系統調用是操作系統內核和應用程序之間的介面，設備驅動程序是操作系統內核和機器硬體之間的介面。設備驅動程序為應用程序屏蔽了硬體的細節，這樣在應用程序看來，硬體設備只是一個設備文件，應用程序可以象操作普通文件一樣對硬體設備進行操作。設備驅動程序是內核的一部分，它完成以下的功能:1、對設備初始化和釋放。2、把數據從內核傳送到硬體和從硬體讀取數據。3、讀取應用程序傳送給設備文件的數據和回送應用程序請求的數據。4、檢測和處理設備出現的錯誤。在Linux操作系統下有三類主要的設備文件類型，一是字元設備，二是塊設備，三是網路設備。字元設備和塊設備的主要區別是:在對字元設備發出讀/寫請求時，實際的硬體I/O一般就緊接著發生了，塊設備則不然，它利用一塊系統內存作緩沖區，當用戶進程對設備請求能滿足用戶的要求，就返回請求的數據，如果不能，就調用請求函數來進行實際的I/O操作。塊設備是主要針對磁碟等慢速設備設計的，以免耗費過多的CPU時間來等待。已經提到，用戶進程是通過設備文件來與實際的硬體打交道。每個設備文件都都有其文件屬性(c/b)，表示是字元設備還是塊設備?另外每個文件都有兩個設備號，第一個是主設備號，標識驅動程序，第二個是從設備號，標識使用同一個設備驅動程序的不同的硬體設備，比如有兩個軟盤，就可以用從設備號來區分他們。設備文件的的主設備號必須與設備驅動程序在登記時申請的主設備號一致，否則用戶進程將無法訪問到驅動程序。最後必須提到的是，在用戶進程調用驅動程序時，系統進入核心態，這時不再是搶先式調度。也就是說，系統必須在你的驅動程序的子函數返回後才能進行其他的工作。如果你的驅動程序陷入死循環，不幸的是你只有重新啟動機器了，然後就是漫長的fsck。讀/寫時，它首先察看緩沖區的內容，如果緩沖區的數據未被處理，則先處理其中的內容。如何編寫Linux操作系統下的設備驅動程序二、實例剖析我們來寫一個最簡單的字元設備驅動程序。雖然它什麼也不做，但是通過它可以了解Linux的設備驅動程序的工作原理。把下面的C代碼輸入機器，你就會獲得一個真正的設備驅動程序。#define__NO_VERSION__#include#includecharkernel_version[]=UTS_RELEASE;這一段定義了一些版本信息，雖然用處不是很大，但也必不可少。Johnsonm說所有的驅動程序的開頭都要包含，一般來講最好使用。由於用戶進程是通過設備文件同硬體打交道，對設備文件的操作方式不外乎就是一些系統調用，如open，read，write，close…，注意，不是fopen，fread，但是如何把系統調用和驅動程序關聯起來呢?這需要了解一個非常關鍵的數據結構：structfile_operations{int(*seek)(structinode*，structfile*，off_t，int);int(*read)(structinode*，structfile*，char，int);int(*write)(structinode*，structfile*，off_t，int);int(*readdir)(structinode*，structfile*，structdirent*，int);int(*select)(structinode*，structfile*，int，select_table*);int(*ioctl)(structinode*，structfile*，unsinedint，unsignedlong);int(*mmap)(structinode*，structfile*，structvm_area_struct*);int(*open)(structinode*，structfile*);int(*release)(structinode*，structfile*);int(*fsync)(structinode*，structfile*);int(*fasync)(structinode*，structfile*，int);int(*check_media_change)(structinode*，structfile*);int(*revalidate)(dev_tdev);}這個結構的每一個成員的名字都對應著一個系統調用。用戶進程利用系統調用在對設備文件進行諸如read/write操作時，系統調用通過設備文件的主設備號找到相應的設備驅動程序，然後讀取這個數據結構相應的函數指針，接著把控制權交給該函數。這是linux的設備驅動程序工作的基本原理。既然是這樣，則編寫設備驅動程序的主要工作就是編寫子函數，並填充file_operations的各個域。下面就開始寫子程序。#include#include#include#include#include#includeunsignedinttest_major=0;staticintread_test(structinode*node，structfile*file，char*buf，intcount){intleft;if(verify_area(VERIFY_WRITE，buf，count)==-EFAULT)return-EFAULT;for(left=count;left>0;left--){__put_user(1，buf，1);buf++;}returncount;}這個函數是為read調用准備的。當調用read時，read_test()被調用，它把用戶的緩沖區全部寫1。buf是read調用的一個參數。它是用戶進程空間的一個地址。但是在read_test被調用時，系統進入核心態。所以不能使用buf這個地址，必須用__put_user()，這是kernel提供的一個函數，用於向用戶傳送數據。另外還有很多類似功能的函數。請參考Robert著的《Linux內核設計與實現》（第二版）。然而，在向用戶空間拷貝數據之前，必須驗證buf是否可用。這就用到函數verify_area。staticintwrite_tibet(structinode*inode，structfile*file，constchar*buf，intcount){returncount;}staticintopen_tibet(structinode*inode，structfile*file){MOD_INC_USE_COUNT;return0;}staticvoidrelease_tibet(structinode*inode，structfile*file){MOD_DEC_USE_COUNT;}這幾個函數都是空操作。實際調用發生時什麼也不做，他們僅僅為下面的結構提供函數指針。structfile_operationstest_fops={NULL，read_test，write_test，NULL，/*test_readdir*/NULL，NULL，/*test_ioctl*/NULL，/*test_mmap*/open_test，release_test，NULL，/*test_fsync*/NULL，/*test_fasync*//*nothingmore，fillwithNULLs*/};這樣，設備驅動程序的主體可以說是寫好了。現在要把驅動程序嵌入內核。驅動程序可以按照兩種方式編譯。一種是編譯進kernel，另一種是編譯成模塊(moles)，如果編譯進內核的話，會增加內核的大小，還要改動內核的源文件，而且不能動態的卸載，不利於調試，所以推薦使用模塊方式。intinit_mole(void){intresult;result=register_chrdev(0，"test"，&test_fops);if(result#include#include#includemain(){inttestdev;inti;charbuf[10];testdev=open("/dev/test"，O_RDWR);if(testdev==-1){printf("Cann'topenfile\n");exit(0);}read(testdev，buf，10);for(i=0;i<10;i++)printf("%d\n"，buf[i]);close(testdev);}編譯運行，看看是不是列印出全1？以上只是一個簡單的演示。真正實用的驅動程序要復雜的多，要處理如中斷，DMA，I/Oport等問題。這些才是真正的難點。請看下節，實際情況的處理。如何編寫Linux操作系統下的設備驅動程序三、設備驅動程序中的一些具體問題1。I/OPort。和硬體打交道離不開I/OPort，老的ISA設備經常是佔用實際的I/O埠，在linux下，操作系統沒有對I/O口屏蔽，也就是說，任何驅動程序都可對任意的I/O口操作，這樣就很容易引起混亂。每個驅動程序應該自己避免誤用埠。有兩個重要的kernel函數可以保證驅動程序做到這一點。1）check_region(intio_port，intoff_set)這個函數察看系統的I/O表，看是否有別的驅動程序佔用某一段I/O口。參數1：I/O埠的基地址，參數2：I/O埠佔用的范圍。返回值：0沒有佔用，非0，已經被佔用。2）request_region(intio_port，intoff_set，char*devname)如果這段I/O埠沒有被佔用，在我們的驅動程序中就可以使用它。在使用之前，必須向系統登記，以防止被其他程序佔用。登記後，在/proc/ioports文件中可以看到你登記的I/O口。參數1：io埠的基地址。參數2：io埠佔用的范圍。參數3：使用這段io地址的設備名。在對I/O口登記後，就可以放心地用inb()，outb()之類的函來訪問了。在一些pci設備中，I/O埠被映射到一段內存中去，要訪問這些埠就相當於訪問一段內存。經常性的，我們要獲得一塊內存的物理地址。2。內存操作在設備驅動程序中動態開辟內存，不是用malloc，而是kmalloc，或者用get_free_pages直接申請頁。釋放內存用的是kfree，或free_pages。請注意，kmalloc等函數返回的是物理地址！注意，kmalloc最大隻能開辟128k-16，16個位元組是被頁描述符結構佔用了。內存映射的I/O口，寄存器或者是硬體設備的RAM(如顯存)一般佔用F0000000以上的地址空間。在驅動程序中不能直接訪問，要通過kernel函數vremap獲得重新映射以後的地址。另外，很多硬體需要一塊比較大的連續內存用作DMA傳送。這塊程序需要一直駐留在內存，不能被交換到文件中去。但是kmalloc最多隻能開辟128k的內存。這可以通過犧牲一些系統內存的方法來解決。3。中斷處理同處理I/O埠一樣，要使用一個中斷，必須先向系統登記。intrequest_irq(unsignedintirq，void(*handle)(int，void*，structpt_regs*)，unsignedintlongflags，constchar*device);irq:是要申請的中斷。handle：中斷處理函數指針。flags：SA_INTERRUPT請求一個快速中斷，0正常中斷。device：設備名。如果登記成功，返回0，這時在/proc/interrupts文件中可以看你請求的中斷。4。一些常見的問題。對硬體操作，有時時序很重要（關於時序的具體問題就要參考具體的設備晶元手冊啦！比如網卡晶元RTL8139）。但是如果用C語言寫一些低級的硬體操作的話，gcc往往會對你的程序進行優化，這樣時序會發生錯誤。如果用匯編寫呢，gcc同樣會對匯編代碼進行優化，除非用volatile關鍵字修飾。最保險的法是禁止優化。這當然只能對一部分你自己編寫的代碼。如果對所有的代碼都不優化，你會發現驅動程序根本無法裝載。這是因為在編譯驅動程序時要用到gcc的一些擴展特性，而這些擴展特性必須在加了優化選項之後才能體現出來。寫在後面：學習Linux確實不是一件容易的事情，因為要付出很多精力，也必須具備很好的C語言基礎；但是，學習Linux也是一件非常有趣的事情，它裡麵包含了許多高手的智慧和「幽默」，這些都需要自己親自動手才能體會到，O(∩_∩)O~哈哈！

㈣ linux驅動中斷，程序運行幾個小時後系統崩潰

中斷與定時器:
中斷的概念:指CPU在執行過程中，出現某些突發事件急待處理，CPU暫停執行當前程序，轉去處理突發事件
，處理完後CPU又返回原程序被中斷的位置繼續執行
中斷的分類:內部中斷和外部中斷
內部中斷:中斷源來自CPU內部(軟體中斷指令、溢出、觸發錯誤等)
外部中斷:中斷源來自CPU外部，由外設提出請求

屏蔽中斷和不可屏蔽中斷:
可屏蔽中斷:可以通過屏蔽字被屏蔽，屏蔽後，該中斷不再得到響應
不可平布中斷:不能被屏蔽

向量中斷和非向量中斷:
向量中斷:CPU通常為不同的中斷分配不同的中斷號，當檢測到某中斷號的中斷到來後，就自動跳轉到與該中斷號對應的地址執行
非向量中斷:多個中斷共享一個入口地址。進入該入口地址後再通過軟體判斷中斷標志來識別具體哪個是中斷
也就是說向量中斷由軟體提供中斷服務程序入口地址，非向量中斷由軟體提供中斷入口地址

/*典型的非向量中斷首先會判斷中斷源，然後調用不同中斷源的中斷處理程序*/
irq_handler()
{
...
int int_src = read_int_status();/*讀硬體的中斷相關寄存器*/
switch(int_src){//判斷中斷標志
case DEV_A:
dev_a_handler();
break;
case DEV_B:
dev_b_handler();
break;
...
default:
break;
}
...
}

定時器中斷原理:
定時器在硬體上也以來中斷，PIT(可編程間隔定時器)接收一個時鍾輸入，
當時鍾脈沖到來時，將目前計數值增1並與已經設置的計數值比較，若相等，證明計數周期滿，產生定時器中斷，並
復位計數值。

如下圖所示:

Linux中斷處理程序架構:
Linux將中斷分為:頂半部(top half)和底半部(bottom half)
頂板部:完成盡可能少的比較緊急的功能，它往往只是簡單的讀取寄存器中的中斷狀態並清除中斷標志後就進行
「登記中斷」(也就是將底半部處理程序掛在到設備的底半部執行隊列中)的工作
特點：響應速度快

底半部:中斷處理的大部分工作都在底半部，它幾乎做了中斷處理程序的所有事情。
特點：處理相對來說不是非常緊急的事件

小知識:Linux中查看/proc/interrupts文件可以獲得系統中斷的統計信息。

如下圖所示:

第一列是中斷號 第二列是向CPU產生該中斷的次數

介紹完相關基礎概念後，讓我們一起來探討一下Linux中斷編程

Linux中斷編程:
1.申請和釋放中斷
申請中斷:
int request_irq(unsigned int irq,irq_handler_t handler,
unsigned long irqflags,const char *devname,void *dev_id)
參數介紹:irq是要申請的硬體中斷號
handler是向系統登記的中斷處理程序(頂半部)，是一個回調函數，中斷發生時，系統調用它，將
dev_id參數傳遞給它
irqflags:是中斷處理的屬性,可以指定中斷的觸發方式和處理方式:
觸發方式:IRQF_TRIGGER_RISING、IRQF_TRIGGER_FALLING、IRQF_TRIGGER_HIGH、IRQF_TRIGGER_LOW
處理方式:IRQF_DISABLE表明中斷處理程序是快速處理程序，快速處理程序被調用時屏蔽所有中斷
IRQF_SHARED表示多個設備共享中斷,dev_id在中斷共享時會用到，一般設置為NULL

返回值:為0表示成功，返回-EINVAL表示中斷號無效，返回-EBUSY表示中斷已經被佔用，且不能共享
頂半部的handler的類型irq_handler_t定義為
typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int,void*);
typedef int irqreturn_t;

2.釋放IRQ
有請求當然就有釋放了
void free_irq(unsigned int irq,void *dev_id);
參數定義與request_irq類似

3.使能和屏蔽中斷
void disable_irq(int irq);//等待目前中斷處理完成(最好別在頂板部使用，你懂得)
void disable_irq_nosync(int irq);//立即返回
void enable_irq(int irq);//

4.屏蔽本CPU內所有中斷:
#define local_irq_save(flags)...//禁止中斷並保存狀態
void local_irq_disable(void);//禁止中斷，不保存狀態

下面來分別介紹一下頂半部和底半部的實現機制

底半部機制:
簡介:底半部機制主要有tasklet、工作隊列和軟中斷
1.底半部是想方法之一tasklet
(1)我們需要定義tasklet機器處理器並將兩者關聯
例如:
void my_tasklet_func(unsigned long);/*定義一個處理函數*/
DECLARE_TASKLET(my_tasklet,my_tasklet_func,data);
/*上述代碼定義了名為my_tasklet的tasklet並將其餘
my_tasklet_func()函數綁定，傳入的參數為data*/
(2)調度
tasklet_schele(&my_tasklet);
//使用此函數就能在是當的時候進行調度運行

tasklet使用模板:
/*定義tasklet和底半部函數並關聯*/
void xxx_do_tasklet(unsigned long);
DECLARE_TASKLET(xxx_tasklet,xxx_do_tasklet,0);

/*中斷處理底半部*/
void xxx_do_tasklet(unsigned long)
{
...
}

/*中斷處理頂半部*/
irqreturn_t xxx_interrupt(int irq,void *dev_id)
{
...
tasklet_schele(&xxx_tasklet);//調度地板部
...
}

/*設備驅動模塊載入函數*/
int __init xxx_init(void)
{
...
/*申請中斷*/
result = request_irq(xxx_irq,xxx_interrupt,
IRQF_DISABLED,"xxx",NULL);
...

return IRQ_HANDLED;
}

/*設備驅動模塊卸載函數*/
void __exit xxx_exit(void)
{
...
/*釋放中斷*/
free_irq(xxx_irq,xxx_interrupt);
...
}

2.底半部實現方法之二---工作隊列
使用方法和tasklet類似
相關操作:
struct work_struct my_wq;/*定義一個工作隊列*/
void my_wq_func(unsigned long);/*定義一個處理函數*/
通過INIT_WORK()可以初始化這個工作隊列並將工作隊列與處理函數綁定
INIT_WORK(&my_wq,(void (*)(void *))my_wq_func,NULL);
/*初始化工作隊列並將其與處理函數綁定*/
schele_work(&my_wq);/*調度工作隊列執行*/

/*工作隊列使用模板*/

/*定義工作隊列和關聯函數*/
struct work_struct(unsigned long);
void xxx_do_work(unsigned long);

/*中斷處理底半部*/
void xxx_do_work(unsigned long)
{
...
}

/*中斷處理頂半部*/
/*中斷處理頂半部*/
irqreturn_t xxx_interrupt(int irq,void *dev_id)
{
...
schele_work(&my_wq);//調度底半部
...
return IRQ_HANDLED;
}

/*設備驅動模塊載入函數*/
int xxx_init(void)
{
...
/*申請中斷*/
result = request_irq(xxx_irq,xxx_interrupt,
IRQF_DISABLED,"xxx",NULL);
...
/*初始化工作隊列*/
INIT_WORK(&my_wq,(void (*)(void *))xxx_do_work,NULL);
}

/*設備驅動模塊卸載函數*/
void xxx_exit(void)
{
...
/*釋放中斷*/
free_irq(xxx_irq,xxx_interrupt);
...
}

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㈥ LINUX設備驅動程序如何與硬體通信

LINUX設備驅動程序是怎麼樣和硬體通信的?下面將由我帶大家來解答這個疑問吧，希望對大家有所收獲!

LINUX設備驅動程序與硬體設備之間的通信

設備驅動程序是軟體概念和硬體電路之間的一個抽象層，因此兩方面都要討論。到目前為止，我們已經討論詳細討論了軟體概念上的一些細節，現在討論另一方面，介紹驅動程序在Linux上如何在保持可移植性的前提下訪問I/O埠和I/O內存。

我們在需要示例的場合會使用簡單的數字I/O埠來講解I/O指令，並使用普通的幀緩沖區顯存來講解內存映射I/O。

I/O埠和I/O內存

計算機對每種外設都是通過讀寫它的寄存器進行控制的。大部分外設都有幾個寄存器，不管是在內存地址空間還是在I/O地址空間，這些寄存器的訪問地址都是連續的。

I/O埠就是I/O埠，設備會把寄存器映射到I/O埠，不管處理器是否具有獨立的I/O埠地址空間。即使沒有在訪問外設時也要模擬成讀寫I/O埠。

I/O內存是設備把寄存器映射到某個內存地址區段(如PCI設備)。這種I/O內存通常是首先方案，它不需要特殊的處理器指令，而且CPU核心訪問內存更有效率。

I/O寄存器和常規內存

盡管硬體寄存器和內存非常相似，但程序員在訪問I/O寄存器的時候必須注意避免由於CPU或編譯器不恰當的優化而改變預期的I/O動作。

I/O寄存器和RAM最主要的區別就是I/O操作具有邊際效應，而內存操作則沒有：由於內存沒有邊際效應，所以可以用多種 方法 進行優化，如使用高速緩存保存數值、重新排序讀/寫指令等。

編譯器能夠將數值緩存在CPU寄存器中而不寫入內存，即使儲存數據，讀寫操作也都能在高速緩存中進行而不用訪問物理RAM。無論是在編譯器一級或是硬體一級，指令的重新排序都有可能發生：一個指令序列如果以不同於程序文本中的次序運行常常能執行得更快。

在對常規內存進行這些優化的時候，優化過程是透明的，而且效果良好，但是對I/O操作來說這些優化很可能造成致命的錯誤，這是因為受到邊際效應的干擾，而這卻是驅動程序訪問I/O寄存器的主要目的。處理器無法預料某些 其它 進程(在另一個處理器上運行，或在在某個I/O控制器中發生的操作)是否會依賴於內存訪問的順序。編譯器或CPU可能會自作聰明地重新排序所要求的操作，結果會發生奇怪的錯誤，並且很難調度。因此，驅動程序必須確保不使用高速緩沖，並且在訪問寄存器時不發生讀或寫指令的重新排序。

由硬體自身引起的問題很解決：只要把底層硬體配置成(可以是自動的或是由Linux初始化代碼完成)在訪問I/O區域(不管是內存還是埠)時禁止硬體緩存即可。

由編譯器優化和硬體重新排序引起的問題的解決辦法是：對硬體(或其他處理器)必須以特定順序的操作之間設置內存屏障(memory barrier)。Linux提供了4個宏來解決所有可能的排序問題：

#include <linux/kernel.h>

void barrier(void)

這個函數通知編譯器插入一個內存屏障，但對硬體沒有影響。編譯後的代碼會把當前CPU寄存器中的所有修改過的數值保存到內存中，需要這些數據的時候再重新讀出來。對barrier的調用可避免在屏障前後的編譯器優化，但硬體完成自己的重新排序。

#include <asm/system.h>

void rmb(void);

void read_barrier_depends(void);

void wmb(void);

void mb(void);

這些函數在已編譯的指令流中插入硬體內存屏障;具體實現方法是平台相關的。rmb(讀內存屏障)保證了屏障之前的讀操作一定會在後來的讀操作之前完成。wmb保證寫操作不會亂序，mb指令保證了兩者都不會。這些函數都是barrier的超集。

void smp_rmb(void);

void smp_read_barrier_depends(void);

void smp_wmb(void);

void smp_mb(void);

上述屏障宏版本也插入硬體屏障，但僅僅在內核針對SMP系統編譯時有效;在單處理器系統上，它們均會被擴展為上面那些簡單的屏障調用。

設備驅動程序中使用內存屏障的典型形式如下：

writel(dev->registers.addr, io_destination_address);

writel(dev->registers.size, io_size);

writel(dev->registers.operation, DEV_READ);

wmb();

writel(dev->registers.control, DEV_GO);

在這個例子中，最重要的是要確保控制某種特定操作的所有設備寄存器一定要在操作開始之前已被正確設置。其中的內存屏障會強制寫操作以要求的順序完成。

因為內存屏障會影響系統性能，所以應該只用於真正需要的地方。不同類型的內存屏障對性能的影響也不盡相同，所以最好盡可能使用最符合需要的特定類型。

值得注意的是，大多數處理同步的內核原語，如自旋鎖和atomic_t操作，也能作為內存屏障使用。同時還需要注意，某些外設匯流排(比如PCI匯流排)存在自身的高速緩存問題，我們將在後面的章節中討論相關問題。

在某些體系架構上，允許把賦值語句和內存屏障進行合並以提高效率。內核提供了幾個執行這種合並的宏，在默認情況下，這些宏的定義如下：

#define set_mb(var, value) do {var = value; mb();} while 0

#define set_wmb(var, value) do {var = value; wmb();} while 0

#define set_rmb(var, value) do {var = value; rmb();} while 0

在適當的地方，<asm/system.h>中定義的這些宏可以利用體系架構特有的指令更快的完成任務。注意只有小部分體系架構定義了set_rmb宏。

使用I/O埠

I/O埠是驅動程序與許多設備之間的通信方式——至少在部分時間是這樣。本節講解了使用I/O埠的不同函數，另外也涉及到一些可移植性問題。

I/O埠分配

下面我們提供了一個注冊的介面，它允允許驅動程序聲明自己需要操作的埠：

#include <linux/ioport.h>

struct resource *request_region(unsigned long first, unsigned long n, const char *name);

它告訴內核，我們要使用起始於first的n個埠。name是設備的名稱。如果分配成功返回非NULL，如果失敗返回NULL。

所有分配的埠可從/proc/ioports中找到。如果我們無法分配到我們要的埠集合，則可以查看這個文件哪個驅動程序已經分配了這些埠。

如果不再使用這些埠，則用下面函數返回這些埠給系統：

void release_region(unsigned long start, unsigned long n);

下面函數允許驅動程序檢查給定的I/O埠是否可用：

int check_region(unsigned long first, unsigned long n);//不可用返回負的錯誤代碼

我們不贊成用這個函數，因為它返回成功並不能確保分配能夠成功，因為檢查和其後的分配並不是原子操作。我們應該始終使用request_region，因為這個函數執行了必要的鎖定，以確保分配過程以安全原子的方式完成。

操作I/O埠

當驅動程序請求了需要使用的I/O埠范圍後，必須讀取和/或寫入這些埠。為此，大多數硬體都會把8位、16位、32位區分開來。它們不能像訪問系統內存那樣混淆使用。

因此，C語言程序必須調用不同的函數訪問大小不同的埠。那些只支持映射的I/O寄存器的計算機體系架構通過把I/O埠地址重新映射到內存地址來偽裝埠I/O，並且為了易於移植，內核對驅動程序隱藏了這些細節。Linux內核頭文件中(在與體系架構相關的頭文件<asm/io.h>中)定義了如下一些訪問I/O埠的內聯函數：

unsigned inb(unsigned port);

void outb(unsigned char byte, unsigned port);

位元組讀寫埠。

unsigned inw(unsigned port);

void outw(unsigned short word, unsigned port);

訪問16位埠

unsigned inl(unsigned port);

void outl(unsigned longword, unsigned port);

訪問32位埠

在用戶空間訪問I/O埠

上面這些函數主要是提供給設備驅動程序使用的，但它們也可以用戶空間使用，至少在PC類計算機上可以使用。GNU的C庫在<sys/io.h>中定義了這些函數。如果要要用戶空間使用inb及相關函數，則必須滿足正下面這些條件：

編譯程序時必須帶有-O選項來強制內聯函數的展開。

必須用ioperm(獲取單個埠的許可權)或iopl(獲取整個I/O空間)系統調用來獲取對埠進行I/O操作的許可權。這兩個函數都是x86平台特有的。

必須以root身份運行該程序才能調用ioperm或iopl。或者進程的祖先進程之一已經以root身份獲取對埠的訪問。

如果宿主平台沒有以上兩個系統調用，則用戶空間程序仍然可以使用/dev/port設備文件訪問I/O埠。不過要注意，該設備文件的含義與平台密切相關，並且除PC平台以處，它幾乎沒有什麼用處。

串操作

以上的I/O操作都是一次傳輸一個數據，作為補充，有些處理器實現了一次傳輸一個數據序列的特殊指令，序列中的數據單位可以是位元組、字、雙字。這些指令稱為串操作指令，它們執行這些任務時比一個C語言編寫的循環語句快得多。下面列出的宏實現了串I/O：

void insb(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

void outsb(unsigned port, void *addr, unsigned long count);從內存addr開始連續讀/寫count數目的位元組。只對單一埠port讀取或寫入數據

void insw(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

void outsw(unsigned port, void *addr, unsigned long count);對一個16位埠讀寫16位數據

void insl(unsigned port, void *addr, unsigned long count);

void outsl(unsigned port, void *addr, unsigned long count);對一個32位埠讀寫32位數據

在使用串I/O操作函數時，需要銘記的是：它們直接將位元組流從埠中讀取或寫入。因此，當埠和主機系統具有不同的位元組序時，將導致不可預期的結果。使用inw讀取埠將在必要時交換位元組，以便確保讀入的值匹配於主機的位元組序。然而，串函數不會完成這種交換。

暫停式I/O

在處理器試圖從匯流排上快速傳輸數據時，某些平台(特別是i386)就會出現問題。當處理器時鍾比外設時鍾(如ISA)快時就會出現問題，並且在設備板上特別慢時表現出來。為了防止出現丟失數據的情況，可以使用暫停式的I/O函數來取代通常的I/O函數，這些暫停式的I/O函數很像前面介紹的那些I/O函數，不同之處是它們的名字用_p結尾，如inb_p、outb_p等等。在linux支持的大多數平台上都定義了這些函數，不過它們常常擴展為非暫停式I/O同樣的代碼，因為如果不使用過時的外設匯流排就不需要額外的暫停。

平台相關性

I/O指令是與處理器密切相關的。因為它們的工作涉及到處理器移入移出數據的細節，所以隱藏平台間的差異非常困難。因此，大部分與I/O埠相關的源代碼都與平台相關。

回顧前面函數列表可以看到有一處不兼容的地方，即數據類型。函數的參數根據各平台體系架構上的不同要相應地使用不同的數據類型。例如，port參數在x86平台上(處理器只支持64KB的I/O空間)上定義為unsigned short，但在其他平台上定義為unsigned long，在這些平台上，埠是與內存在同一地址空間內的一些特定區域。

感興趣的讀者可以從io.h文件獲得更多信息，除了本章介紹的函數，一些與體系架構相關的函數有時也由該文件定義。

值得注意的是，x86家族之外的處理器都不為埠提供獨立的地址空間。

I/O操作在各個平台上執行的細節在對應平台的編程手冊中有詳細的敘述;也可以從web上下載這些手冊的PDF文件。

I/O埠示例

演示設備驅動程序的埠I/O的示例代碼運行於通用的數字I/O埠上，這種埠在大多數計算機平台上都能找到。

數字I/O埠最常見的一種形式是一個位元組寬度的I/O區域，它或者映射到內存，或者映射到埠。當把數字寫入到輸出區域時，輸出引腳上的電平信號隨著寫入的各位而發生相應變化。從輸入區域讀取到的數據則是輸入引腳各位當前的邏輯電平值。

這類I/O埠的具體實現和軟體介面是因系統而異的。大多數情況下，I/O引腳由兩個I/O區域控制的：一個區域中可以選擇用於輸入和輸出的引腳，另一個區域中可以讀寫實際的邏輯電平。不過有時情況簡單些，每個位不是輸入就是輸出(不過這種情況下就不能稱為“通用I/O"了);在所有個人計算機上都能找到的並口就是這樣的非通用的I/O埠。

並口簡介

並口的最小配置由3個8位埠組成。第一個埠是一個雙向的數據寄存器，它直接連接到物理連接器的2~9號引腳上。第二個埠是一個只讀的狀態寄存器;當並口連接列印機時，該寄存器 報告 列印機狀態，如是否是線、缺紙、正忙等等。第三個埠是一個只用於輸出的控制寄存器，它的作用之一是控制是否啟用中斷。

如下所示：並口的引腳

示例驅動程序

while(count--) {

outb(*(ptr++), port);

wmb();

}

使用I/O內存

除了x86上普遍使的I/O埠之外，和設備通信的另一種主要機制是通過使用映射到內存的寄存器或設備內存，這兩種都稱為I/O內存，因為寄存器和內存的差別對軟體是透明的。

I/O內存僅僅是類似RAM的一個區域，在那裡處理器可以通過匯流排訪問設備。這種內存有很多用途，比如存放視頻數據或乙太網數據包，也可以用來實現類似I/O埠的設備寄存器(也就是說，對它們的讀寫也存在邊際效應)。

根據計算機平台和所使用匯流排的不同，i/o內存可能是，也可能不是通過頁表訪問的。如果訪問是經由頁表進行的，內核必須首先安排物理地址使其對設備驅動程序可見(這通常意味著在進行任何I/O之前必須先調用ioremap)。如果訪問無需頁表，那麼I/O內存區域就非常類似於I/O埠，可以使用適當形式的函數讀取它們。

不管訪問I/O內存是否需要調用ioremap，都不鼓勵直接使用指向I/O內存的指針。相反使用包裝函數訪問I/O內存，這一方面在所有平台上都是安全的，另一方面，在可以直接對指針指向的內存區域執行操作的時候，這些函數是經過優化的。並且直接使用指針會影響程序的可移植性。

I/O內存分配和映射

在使用之前，必須首先分配I/O區域。分配內存區域的介面如下(在<linux/ioport.h>中定義)：

struct resource *request_mem_region(unsigned long start, unsigned long len, char *name);

該函數從start開始分配len位元組長的內存區域。如果成功返回非NULL，否則返回NULL值。所有的I/O內存分配情況可從/proc/iomem得到。

不再使用已分配的內存區域時，使用如下介面釋放：

void release_mem_region(unsigned long start, unsigned long len);

下面函數用來檢查給定的I/O內存區域是否可用的老函數：

int check_mem_region(unsigned long start, unsigned long len);//這個函數和check_region一樣不安全，應避免使用

分配內存之後我們還必須確保該I/O內存對內存而言是可訪問的。獲取I/O內存並不意味著可引用對應的指針;在許多系統上，I/O內存根本不能通過這種方式直接訪問。因此，我們必須由ioremap函數建立映射，ioremap專用於為I/O內存區域分配虛擬地址。

我們根據以下定義來調用ioremap函數：

#include <asm/io.h>

void *ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size);

void *ioremap_nocache(unsigned long phys_addr, unsigned long size);在大多數計算機平台上，該函數和ioremap相同：當所有I/O內存已屬於非緩存地址時，就沒有必要實現ioremap的獨立的，非緩沖版本。

void iounmap(void *addr);

記住，由ioremap返回的地址不應該直接引用，而應該使用內核提供的accessor函數。

訪問I/O內存

在某些平台上我們可以將ioremap的返回值直接當作指針使用。但是，這種使用不具有可移植性，訪問I/O內存的正確方法是通過一組專用於些目的的函數(在<asm/io.h>中定義)。

從I/O內存中讀取，可使用以下函數之一：

unsigned int ioread8(void *addr);

unsigned int ioread16(void *addr);

unsigned int ioread32(void *addr);

其中，addr是從ioremap獲得的地址(可能包含一個整數偏移量);返回值是從給定I/O內存讀取到的值。

寫入I/O內存的函數如下：

void iowrite8(u8 value, void *addr);

void iowrite16(u16 value, void *addr);

void iowrite32(u32 value, void *addr);

如果必須在給定的I/O內存地址處讀/寫一系列值，則可使用上述函數的重復版本：

void ioread8_rep(void *addr, void *buf, unsigned long count);

void ioread16_rep(void *addr, void *buf, unsigned long count);

void ioread32_rep(void *addr, void *buf, unsigned long count);

void iowrite8_rep(void *addr, const void *buf, unsigned long count);

void iowrite16_rep(void *addr, const void *buf, unsigned long count);

void iowrite32_rep(void *addr, const void *buf, unsigned long count);

上述函數從給定的buf向給定的addr讀取或寫入count個值。count以被寫入數據的大小為單位。

上面函數均在給定的addr處執行所有的I/O操作，如果我們要在一塊I/O內存上執行操作，則可以使用下面的函數：

void memset_io(void *addr, u8 value, unsigned int count);

void memcpy_fromio(void *dest, void *source, unsigned int count);

void memcpy_toio(void *dest, void *source, unsigned int count);

上述函數和C函數庫的對應函數功能一致。

像I/O內存一樣使用I/O埠

某些硬體具有一種有趣的特性：某些版本使用I/O埠，而其他版本則使用I/O內存。導出給處理器的寄存器在兩種情況下都是一樣的，但訪問方法卻不同。為了讓處理這類硬體的驅動程序更加易於編寫，也為了最小化I/O埠和I/O內存訪問這間的表面區別，2.6內核引入了ioport_map函數：

void *ioport_map(unsigned long port, unsigned int count);

該函數重新映射count個I/O埠，使其看起來像I/O內存。此後，驅動程序可在該函數返回的地址上使用ioread8及其相關函數，這樣就不必理會I/O埠和I/O內存之間的區別了。

當不需要這種映射時使用下面函數一撤消：

void ioport_unmap(void *addr);

這些函數使得I/O埠看起來像內存。但需要注意的是，在重新映射之前，我們必須通過request_region來分配這些I/O埠。

為I/O內存重用short

前面介紹的short示例模塊訪問的是I/O埠，它也可以訪問I/O內存。為此必須在載入時通知它使用I/O內存，另外還要修改base地址以使其指向I/O區域。

下例是在MIPS開發板上點亮調試用的LED：

mips.root# ./short_load use_mem=1 base = 0xb7ffffc0

mips.root# echo -n 7 > /dev/short0

下面代碼是short寫入內存區域時使用的循環：

while(count--) {

iowrite8(*ptr++, address);

wmb();

}

1MB地址空間之下的ISA內存

最廣為人知的I/O內存區之一就是個人計算機上的ISA內存段。它的內存范圍在64KB(0xA0000)到1MB(0x100000)之間，因此它正好出現在常規系統RAM的中間。這種地址看上去有點奇怪，因為這個設計決策是20世紀80年代早期作出的，在當時看來沒有人會用到640KB以上的內存。

㈦ 設備驅動和OS的關系

操作系統的目的之一就是將系統硬體設備細節從用戶視線中隱藏起來。例如虛擬文件系統對各種類型已安裝的文件系統提供了統一的視圖而屏蔽了具體底層細節。本章將描敘Linux核心對系統中物理設備的管理。
CPU並不是系統中唯一的智能設備，每個物理設備都擁有自己的控制器。鍵盤、滑鼠和串列口由一個高級I/O晶元統一管理，IDE控制器控制IDE硬碟而SCSI控制器控制SCSI硬碟等等。每個硬體控制器都有各自的控制和狀態寄存器（CSR）並且各不相同。例如Adaptec 2940 SCSI控制器的CSR與NCR 810 SCSI控制器完全不一樣。這些CSR被用來啟動和停止，初始化設備及對設備進行診斷。在Linux中管理硬體設備控制器的代碼並沒有放置在每個應用程序中而是由內核統一管理。這些處理和管理硬體控制器的軟體就是設備驅動。Linux核心設備驅動是一組運行在特權級上的內存駐留底層硬體處理共享庫。正是它們負責管理各個設備。
設備驅動的一個基本特徵是設備處理的抽象概念。所有硬體設備都被看成普通文件；可以通過和操縱普通文件相同的標准系統調用來打開、關閉、讀取和寫入設備。系統中每個設備都用一種特殊的設備相關文件來表示(device special file)，例如系統中第一個IDE硬碟被表示成/dev/hda。塊（磁碟）設備和字元設備的設備相關文件可以通過mknod命令來創建，並使用主從設備號來描敘此設備。網路設備也用設備相關文件來表示，但Linux尋找和初始化網路設備時才建立這種文件。由同一個設備驅動控制的所有設備具有相同的主設備號。從設備號則被用來區分具有相同主設備號且由相同設備驅動控制的不同設備。 例如主IDE硬碟的每個分區的從設備號都不相同。如/dev/hda2表示主IDE硬碟的主設備號為3而從設備號為2。Linux通過使用主從設備號將包含在系統調用中的（如將一個文件系統mount到一個塊設備）設備相關文件映射到設備的設備驅動以及大量系統表格中，如字元設備表，chrdevs。
Linux支持三類硬體設備：字元、塊及網路設備。字元設備指那些無需緩沖直接讀寫的設備，如系統的串口設備/dev/cua0和/dev/cua1。塊設備則僅能以塊為單位讀寫，典型的塊大小為512或1024位元組。塊設備的存取是通過buffer cache來進行並且可以進行隨機訪問，即不管塊位於設備中何處都可以對其進行讀寫。塊設備可以通過其設備相關文件進行訪問，但更為平常的訪問方法是通過文件系統。只有塊設備才能支持可安裝文件系統。網路設備可以通過BSD套介面訪問，我們將在
網路
一章中討論網路子系統。
Linux核心中雖存在許多不同的設備驅動但它們具有一些共性：
核心代碼
設備驅動是核心的一部分，象核心中其它代碼一樣，出錯將導致系統的嚴重損傷。一個編寫奇差的設備驅動甚至能使系統崩潰並導致文件系統的破壞和數據丟失。
核心介面
設備驅動必須為Linux核心或者其從屬子系統提供一個標准介面。例如終端驅動為Linux核心提供了一個文件I/O介面而SCSI設備驅動為SCSI子系統提供了一個SCSI設備介面，同時此子系統為核心提供了文件I/O和buffer cache介面。
核心機制與服務
設備驅動可以使用標準的核心服務如內存分配、中斷發送和等待隊列等等。
動態可載入
多數Linux設備驅動可以在核心模塊發出載入請求時載入，同時在不再使用時卸載。這樣核心能有效地利用系統資源。
可配置
Linux設備驅動可以連接到核心中。當核心被編譯時，哪些核心被連入核心是可配置的。
動態性
當系統啟動及設備驅動初始化時將查找它所控制的硬體設備。如果某個設備的驅動為一個空過程並不會有什麼問題。此時此設備驅動僅僅是一個冗餘的程序，它除了會佔用少量系統內存外不會對系統造成什麼危害。
8.1 輪詢與中斷設備被執行某個命令時，如「將讀取磁頭移動到軟盤的第42扇區上」，設備驅動可以從輪詢方式和中斷方式中選擇一種以判斷設備是否已經完成此命令。
輪詢方式意味著需要經常讀取設備的狀態，一直到設備狀態表明請求已經完成為止。如果設備驅動被連接進入核心，這時使用輪詢方式將會帶來災難性後果：核心將在此過程中無所事事，直到設備完成此請求。但是輪詢設備驅動可以通過使用系統定時器，使核心周期性調用設備驅動中的某個常式來檢查設備狀態。 定時器過程可以檢查命令狀態及Linux軟盤驅動的工作情況。使用定時器是輪詢方式中最好的一種，但更有效的方法是使用中斷。
基於中斷的設備驅動會在它所控制的硬體設備需要服務時引發一個硬體中斷。如乙太網設備驅動從網路上接收到一個以太數據報時都將引起中斷。Linux核心需要將來自硬體設備的中斷傳遞到相應的設備驅動。這個過程由設備驅動向核心注冊其使用的中斷來協助完成。此中斷處理常式的地址和中斷號都將被記錄下來。在/proc/interrupts文件中你可以看到設備驅動所對應的中斷號及類型： 0: 727432 timer
1: 20534 keyboard
2: 0 cascade
3: 79691 + serial
4: 28258 + serial
5: 1 sound blaster
11: 20868 + aic7xxx
13: 1 math error
14: 247 + ide0
15: 170 + ide1
對中斷資源的請求在驅動初始化時就已經完成。作為IBM PC體系結構的遺產，系統中有些中斷已經固定。例如軟盤控制器總是使用中斷6。其它中斷，如PCI設備中斷，在啟動時進行動態分配。設備驅動必須在取得對此中斷的所有權之前找到它所控制設備的中斷號（IRQ）。Linux通過支持標準的PCI BIOS回調函數來確定系統中PCI設備的中斷信息，包括其IRQ號。
如何將中斷發送給CPU本身取決於體系結構，但是在多數體系結構中，中斷以一種特殊模式發送同時還將阻止系統中其它中斷的產生。設備驅動在其中斷處理過程中作的越少越好，這樣Linux核心將能很快的處理完中斷並返回中斷前的狀態中。為了在接收中斷時完成大量工作，設備驅動必須能夠使用核心的底層處理常式或者任務隊列來對以後需要調用的那些常式進行排隊。
8.2 直接內存訪問 (DMA)
數據量比較少時，使用中斷驅動設備驅動程序能順利地在硬體設備和內存之間交換數據。例如波特率為9600的modem可以每毫秒傳輸一個字元。如果硬體設備引起中斷和調用設備驅動中斷所消耗的中斷時延比較大（如2毫秒）則系統的綜合數據傳輸率會很低。則9600波特率modem的數據傳輸只能利用0.002%的CPU處理時間。高速設備如硬碟控制器或者乙太網設備數據傳輸率將更高。SCSI設備的數據傳輸率可達到每秒40M位元組。
直接內存存取（DMA）是解決此類問題的有效方法。DMA控制器可以在不受處理器干預的情況下在設備和系統內存之間高速傳輸數據。PC機的ISA DMA控制器有8個DMA通道，其中七個可以由設備驅動使用。每個DMA通道具有一個16位的地址寄存器和一個16位的記數寄存器。為了初始化數據傳輸，設備驅動將設置DMA通道地址和記數寄存器以描敘數據傳輸方向以及讀寫類型。然後通知設備可以在任何時候啟動DMA操作。傳輸結束時設備將中斷PC。在傳輸過程中CPU可以轉去執行其他任務。
設備驅動使用DMA時必須十分小心。首先DMA控制器沒有任何虛擬內存的概念，它只存取系統中的物理內存。同時用作DMA傳輸緩沖的內存空間必須是連續物理內存塊。這意味著不能在進程虛擬地址空間內直接使用DMA。但是你可以將進程的物理頁面加鎖以防止在DMA操作過程中被交換到交換設備上去。另外DMA控制器所存取物理內存有限。DMA通道地址寄存器代表DMA地址的高16位而頁面寄存器記錄的是其餘8位。所以DMA請求被限制到內存最低16M位元組中。
DMA通道是非常珍貴的資源，一共才有7個並且還不能夠在設備驅動間共享。與中斷一樣，設備驅動必須找到它應該使用那個DMA通道。有些設備使用固定的DMA通道。例如軟盤設備總使用DMA通道2。有時設備的DMA通道可以由跳線來設置，許多乙太網設備使用這種技術。設計靈活的設備將告訴系統它將使用哪個DMA通道，此時設備驅動僅需要從DMA通道中選取即可。
Linux通過dma_chan（每個DMA通道一個）數組來跟蹤DMA通道的使用情況。dma_chan結構中包含有兩個域，一個是指向此DMA通道擁有者的指針，另一個指示DMA通道是否已經被分配出去。當敲入cat /proc/dma列印出來的結果就是dma_chan結構數組。
8.3 內存設備驅動必須謹慎使用內存。由於它屬於核心,所以不能使用虛擬內存。系統接收到中斷信號時或調度底層任務隊列處理過程時，設備驅動將開始運行，而當前進程會發生改變。設備驅動不能依賴於任何運行的特定進程，即使當前是為該進程工作。與核心的其它部分一樣，設備驅動使用數據結構來描敘它所控制的設備。這些結構被設備驅動代碼以靜態方式分配，但會增大核心而引起空間的浪費。多數設備驅動使用核心中非頁面內存來存儲數據。
Linux為設備驅動提供了一組核心內存分配與回收過程。核心內存以2的次冪大小的塊來分配。如512或128位元組，此時即使設備驅動的需求小於這個數量也會分配這么多。所以設備驅動的內存分配請求可得到以塊大小為邊界的內存。這樣核心進行空閑塊組合更加容易。
請求分配核心內存時Linux需要完成許多額外的工作。如果系統中空閑內存數量較少，則可能需要丟棄些物理頁面或將其寫入交換設備。一般情況下Linux將掛起請求者並將此進程放置到等待隊列中直到系統中有足夠的物理內存為止。不是所有的設備驅動（或者真正的Linux核心代碼）都會經歷這個過程，所以如分配核心內存的請求不能立刻得到滿足,則此請求可能會失敗。如果設備驅動希望在此內存中進行DMA，那麼它必須將此內存設置為DMA使能的。這也是為什麼是Linux核心而不是設備驅動需要了解系統中的DMA使能內存的原因。
8.4 設備驅動與核心的介面Linux核心與設備驅動之間必須有一個以標准方式進行互操作的介面。每一類設備驅動：字元設備、塊設備 及網路設備都提供了通用介面以便在需要時為核心提供服務。這種通用介面使得核心可以以相同的方式來對待不同的設備及設備驅動。如SCSI和IDE硬碟的區別很大但Linux對它們使用相同的介面。
Linux動態性很強。每次Linux核心啟動時如遇到不同的物理設備將需要不同的物理設備驅動。Linux允許通過配置腳本在核心重建時將設備驅動包含在內。設備驅動在啟動初始化時可能會發現系統中根本沒有任何硬體需要控制。其它設備驅動可以在必要時作為核心模塊動態載入到。為了處理設備驅動的動態屬性，設備驅動在初始化時將其注冊到核心中去。Linux維護著已注冊設備驅動表作為和設備驅動的介面。這些表中包含支持此類設備常式的指針和相關信息。

㈧ 硬體驅動 如何確定中斷號

硬體驅動確定中斷號：打開設備管理器，找到你要設置的硬體，右鍵——屬性——資源，把「使用自動設置」前面的勾選點掉，在「設置基於」里選擇你的設置選項，點「更改設置」，確定。

Linux中，分內核態和用戶態，寫的所有的驅動，都是出於內核態->可以直接使用內核相關資源； 應用層，都是用戶態->無法直接操作底層的東西 -> 想要操作。

作用：

驅動程序本質上是軟體代碼，主要作用是計算機系統與硬體設備之間完成數據傳送的功能，只有藉助驅動程序，兩者才能通信並完成特定的功能。

如果一個硬體設備沒有驅動程序，只有操作系統是不能發揮特有功能的，也就是說驅動程序是介於操作系統與硬體之間的媒介，實現雙向的傳達，即將硬體設備本身具有的功能傳達給操作系統，同時也將操作系統的標准指令傳達給硬體設備，從而實現兩者的無縫連接。

隨著電子技術的飛速發展，電腦硬體的性能越來越強大。驅動程序是直接工作在各種硬體設備上的軟體，其「驅動」這個名稱也十分形象的指明了它的功能。正是通過驅動程序，各種硬體設備才能正常運行，達到既定的工作效果。