轮询（ polling ）重复询问设备数据是否可用，如果可用，则处理器取回数据。这样做比较浪费资源，从而会影响重要任务的执行。中断是更好的备选方案。每个 CPU 都提供了中断线（ interrupt line），可由各个系统设备共享。每个中断通过一个唯一的号码标识，内核对使用的系统就不再需要频繁检查是否有新的数据可用。

三、驱动分类

1、字符设备、块设备和其他设备

wolfgang@meitner> ls -l /dev/sda,b /dev/ttyS0,1 
brw-r-----1 root disk 8, 0 2008-02-21 21:06 /dev/sda 
brw-r-----1 root disk 8, 16 2008-02-21 21:06 /dev/sdb 
crw-rw----1 root uucp 4, 64 2007-09-21 21:12 ttyS0 
crw-rw----1 root uucp 4, 65 2007-09-21 21:12 ttyS1

访问权限前的字母是b或c，分别表示块设备和字符设备
设备文件没有文件长度，而增加了另外的两个值，分别是主设备号和从设备号。

2、网卡设备字符设备和块设备不是内核管理的全部设备类别。网卡没有设备文件。用户程序必须使用套接字与网卡通信。套接字是一个抽象层，对所有网卡提供了一个抽象视图。标准库的网络相关函数调用socketcall系统调用与内核通信交互，进而访问网卡。

四、注册

1、设备数据库每个字符设备都表示为struct cdev的一个实例。

struct kobj_map 
	struct probe 
		struct probe *next;
		dev_t dev;//设备号
		unsigned long range;//设备号的范围
		struct module *owner;//提供设备驱动程序的模块
		kobj_probe_t *get;//指向可以返回与设备关联的kobject实例
		int (*lock)(dev_t, void *);
		void *data;//字符设备指向 struct cdev实例；块设备 指向struct genhd实例
	 *probes[255];
	struct mutex *lock;
;

2、字符设备范围数据库管理为驱动程序分配的设备号范围，确保指定的范围不与现存的范围重叠。

static struct char_device_struct 
	struct char_device_struct *next;
	unsigned int major;//主设备号
	unsigned int baseminor;//baseminor是包含minorct个从设备号的连续范围中最小的从设备号
	int minorct;
	char name[64];//标识
	struct cdev *cdev;		/* will die */
 *chrdevs[CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE];

3、设备号

1）动态静态设备号申请

int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count,
const char *name);

void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops);
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count);

在获取了设备号范围之后，需要将设备添加到字符设备数据库，以激活设备。在cdev_add成功返回后，设备进入活动状态。 2）动态创建设备文件每当内核检测到一个设备时，都会创建一个内核对象kobject 。该对象借助于 sysfs 文件系统导出到用户层。内核还向用户空间发送一个热插拔消息。 udevd是一个守护进程，允许从用户层动态创建设备文件。如果在系统启动期间发现新设备，或在运行期间有新设备接入（如USB 存储棒），内核产生的热插拔消息包含了驱动程序为设备分配的主从设备号。udevd 守护进程所需完成的所有工作，就是监听这些消息。在注册新设备时，会在/dev 中创建对应的项，接下来就可以从用户层访问该设备了。

五、与文件系统关联

1、 inode中的设备文件成员

虚拟文件系统中的每个文件都关联到一个inode,用于管理文件属性。inode与驱动程序有关的成员如下：

struct inode  
    ... 
     dev_t i_rdev; //标识与一个设备文件关联的设备
    ... 
    umode_t i_mode; 
    ... 
    struct file_operations *i_fop; //一组函数指针的集合
    ... 
    union  
    ... 
    struct block_device *i_bdev; 
    struct cdev *i_cdev; 
    ; 
    ... 
;

2，标准文件操作

在打开一个设备文件时，各种文件系统的实现会调用init_special_inode函数，为块设备或字符设备文件创建一个inode。

void init_special_inode(struct inode *inode, umode_t mode, dev_t rdev)

	inode->i_mode = mode;
	if (S_ISCHR(mode)) 
		inode->i_fop = &def_chr_fops;
		inode->i_rdev = rdev;
	 else if (S_ISBLK(mode)) 
		inode->i_fop = &def_blk_fops;
		inode->i_rdev = rdev;
	 else if (S_ISFIFO(mode))
		inode->i_fop = &pipefifo_fops;
	else if (S_ISSOCK(mode))
		;	/* leave it no_open_fops */
	else
		printk(KERN_DEBUG "init_special_inode: bogus i_mode (%o) for"
				  " inode %s:%lu\\n", mode, inode->i_sb->s_id,
				  inode->i_ino);

EXPORT_SYMBOL(init_special_inode);

3，字符设备的标准操作

struct file_operations def_chr_fops =  
    .open = chrdev_open, 
;

chrdev_open函数的主要任务就是向该结构填入适用于已打开设备的函数指针，使得能够在设备文件上执行有意义的操作，并最终能够操作设备自身。 4、字符设备的表示

struct cdev  
    struct kobject kobj; //一个嵌入在该结构中的内核对象,它用于该数据结构的一般管理
    struct module *owner; //指向驱动程序的模块
    const struct file_operations *ops; //硬件通信的具体操作
    struct list_head list; 
    dev_t dev; //设备号
    unsigned int count; 
;

六、资源管理

为使得各种不同的驱动程序彼此互不干扰，有必要事先为驱动程序分配端口和I/O内存范围。这确保几种设备驱动程序不会试图访问同样的资源。

struct resource  
    resource_size_t start; //start和end类型为unsigned long，指定了一个一般性的
区域
    resource_size_t end; 
    const char *name; 
    unsigned long flags; //用于更准确地描述资源及其当前状态
    struct resource *parent, *sibling, *child; //父子兄弟之间关系
;

资源分配它连续地扫描现存的资源，将新资源添加到正确的位置，或发现与已经分配区域的冲突。完成所述工作，需要遍历兄弟结点的链表。如果所需的资源区域是空闲的，则插入新的resource实例，这样就完成了资源的分配。如果该区域不是空闲的，则分配失败。

//资源请求
static struct resource * request_resource(struct resource *root, 
struct resource *new);

//资源释放
void release_resource(struct resource *old)

七、结构体总结

上述介绍的结构体在内核中的使用如下

内核启动start_kernel到kobj_map注册

（内核免费课程链接：https://ke.qq.com/course/4032547?flowToken=1042391）

以上是关于linux内核源码分析之设备驱动的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

linux设备驱动之misc驱动框架源码分析