嵌入式Linux下PCI设备驱动的设计与实现

　  随着通用处理器和嵌入式技术的迅猛发展，越来越多的电子设备需要由处理器控制。目前大多数CPU和外部设备都会提供PCI总线的接口，PCI总线已成为计算机系统中一种应用广泛、通用的总线标准[1]。Linux因其开放源代码以及稳定的性能，越来越受到广大用户青睐。同时，基于Linux内核的嵌入式操作系统应用势头强劲，开发基于Linux的设备驱动程序，具有很强的实用性和可移植性[2]。

　　1 PCI总线概述

　　PCI(Peripheral Component Interconnect)总线，即外部设备互连，是现在流行的一种连接PC和外围设备的总线结构[3]。PCI提供了一组完整的总线接口规范，可以在33 MHz时钟频率、32 bit数据总线宽度的条件下达到峰值132 Mb/s的传输速率;它能支持一种称为线性突发的数据传输模式，可确保总线不断满载数据;采用总线主控与同步操作，显著改善PCI的性能;PCI独立于处理器的结构，用户可随意增添外围设备，以扩展电脑系统而不必担心在不同时钟频率下会导致性能下降。

　　2 PCI设备驱动程序的设计与实现

　　Linux中将设备分成字符设备、块设备和网络设备三种类型，通过主设备号和从设备号实现对设备的描述。其中主设备号描述控制该设备的驱动程序，即驱动程序与主设备号一一对应，从设备号用来区分同一个驱动程序控制的不同设备[5]。

　　PCI设备属于字符设备。本设计采用模块方式实现PCI卡驱动程序。驱动程序主要由设备注册和注销、设备探测和移除、设备中断处理和系统调用等函数组成。

　　2.1 设备注册和注销

　　使用一个设备之前,必须保证己经对它进行注册，这项工作一般是在设备初始化时完成。设备初始化函数中调用函数register_chrdev()来注册字符设备。流媒体数据缓存PCI卡驱动程序的注册代码如下：

　　#define MAJOR_NUM 128

　　register_chrdev(MAJOR_NUM，"pci_card"，&pci_card_fops);

　　将设备的主设备号设为128,设备名称为pci_card。pci_card_fops是一个file_operations结构指针,这个结构是设备驱动程序所提供的入口点位置，在设备注册时向系统进行登记，以便系统在适当时调用。pci_card_fops定义如下：

　　static struct file_operations pci_card_fop={

　　owner:THIS_MODULE，

　　open:pic_card_open，

　　release:pic_card_release，

　　read:pic_card_read，

　　write:pic_card_write，

　　ioctl:pic_card_ioctl

　　};

　　当不再使用此设备时，需调用unregister_chrdev()函数注销驱动程序。

　　2.2 设备探测和移除

　　在扫描到新的PCI设备后，系统需要调用设备驱动程序实现的探测函数以查找与设备相匹配的PCI驱动。流媒体数据缓存PCI卡设备驱动的探测函数pic_card_probe()的主要实现代码如下：