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2023年12月17日发(作者：)
原子嵌入式linux驱动开发详解
原子嵌入式Linux驱动开发详解：
Linux操作系统一直都是工业控制、物联网、安防等领域中嵌入式设备的首选操作系统。Linux系统的优良特性使其成为用户和开发者的首选，而Linux内核驱动则是面向嵌入式应用领域核心技术之一。它是嵌入式设备在硬件及软件之间 接口的重要组成部分。本文将详细介绍使用原子嵌入式Linux驱动进行嵌入式设备驱动的开发，并且介绍使用原子嵌入式Linux驱动实现并行的多线程驱动。
一、嵌入式设备驱动的基本原理：
所谓嵌入式设备驱动，就是处理器与外部设备之间进行数据传递的程序，将设备中的信息读取到处理器中，或将处理器中的信息发送至设备中。嵌入式设备驱动的核心逻辑是控制输入输出模块，以完成外部信息的读取和发送任务。在Linux系统下，设备驱动一般以内核模块存在，片上驱动是一个相对独立的模块，不妨做一番详细的介绍。
二、原子嵌入式Linux驱动的使用：
原子嵌入式Linux驱动根据功能的不同划分成了两类，即原子操作和读写自旋锁。这两类驱动的使用方法不同，且有自己的特殊应用场景。
1、原子操作：
在多线程的情况下，通过锁来保证同一时间只能有一个线程操作共享资源是一种常见的方法。原子操作则是一种替代锁的方式，在多线程操作共享资源的情况下采用原子操作方式相对于锁来说会更加高效。原子操作是一种特殊的指令操作，执行完原子操作之后，CPU不允许其他线程读写该地址的值，因此可以避免竞争。
下面是一个使用原子操作的例子：
radio_chan = atomic_read(&radio->chan);
digital_chan =
atomic_read(&radio->digital_chan);
radio_write_register(radio, 0x0011, 2,
&radio_chan);
radio_write_register(radio, 0x5111, 2,
&digital_chan);
在上述代码中，使用了atomic_read来获得变量radio_chan和digital_chan的值，这两个变量是共享资源，这里使用原子操作来避免竞争和冲突。
2、读写自旋锁：
在多线程的情况下，对共享资源进行读写操作的时候需要考虑互斥的问题。由于Linux的内核驱动都在内核空间执行，而多线程是存在的，因此需要使用自旋锁来实现
互斥的管理机制。自旋锁可以防止出现多线程并发访问共享数据而引起数据冲突的问题。
下面是一个使用读写自旋锁的例子：
spin_lock_irqsave(&dev->lock, flags);
reg_read(dev, ADDR, &val);
spin_unlock_irqrestore(&dev->lock, flags);
在上述代码中，使用了spin_lock_irqsave和spin_unlock_irqrestore这两个函数对共享资源进行操作。其中，spin_lock_irqsave会获取自旋锁并禁止中断。在完成共享资源操作之后，使用spin_unlock_irqrestore解锁并打开中断。
三、应用场景：
原子嵌入式Linux驱动常用于控制器、通信传输、数据加密解密等领域。在这些场景下都必须保证共享资源的操作的安全性和正确性，采用原子操作和读写自旋锁是一个非常好的解决方案。在控制器的情况下，通过原子操作保证一个线程执行控制器的操作，可以避免信号干扰，保证操作的正确性。在通信传输过程中，通过读写自旋锁保证同一时间只有一个线程访问共享资源，可以避免数据冲突和数据错误。在数据加密解密过程中，也需要避免多线程对共享资源进行读写操作，通过原子操作和读写自旋锁来实现数据安全保卫。
总之，原子嵌入式Linux驱动是嵌入式设备驱动的常用方法之一，有着广泛的应用场景。但是在使用原子嵌入式Linux驱动开发时需要提前做好架构设计，考虑好应用场景，以免应用出错影响指令执行。
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