如何为数据采集硬件实现 Linux 设备驱动程序？

Question

我正在开发一种需要 DMA 操作才能将大数据帧传输到主存储器的采集设备。现在我假设目标是一个连续的内存区域，所以我在引导时分配它（比如 1 MB），如ldd2-ch13 的“自己动手分配”部分所述。然后驱动程序可以通过调用 ioremap() 访问该区域。

当前系统的工作方式如下：

1. 内存映射控制寄存器使用户空间应用程序能够启动/停止设备

2. 启动后，设备开始以约 8MB/s 的速度连续（循环）将采集的数据传输到分配的内存区域。

3. 保留的内存区域大小为两帧，以便使用double-buffering technique。
4. 传输完整帧后，设备会触发中断。

我开发了一个简单的 char 驱动程序，它提供了一个阻塞的 read() 函数，这样用户空间就可以在每次收到中断时读取一个新的数据帧。

在运行了一些测试之后，我意识到用户空间应用程序在运行以下代码时会丢失一些帧：

    for(i=0;i<NUM_FRAMES;i++) {

       read(dev_d,buf,FRAME_SIZE);/*Read frame*/

       for(j=0;j<FRAME_SIZE;j++) /*File dump*/
          fprintf(fp,"%d",buf[j]);

        fprintf(fp,"\n");
    }

我怀疑应用程序的进程在两次后续读取之间处于休眠状态，从而允许设备重写应该已经读取的内存位置。

由于我没有内核开发经验，我想知道如何为此类设备实现驱动程序以确保同步的正确方法。基本上我正在尝试为实时采集设备实现一个简单的共享内存通信，我需要保证操作系统能够读取所有采集的数据帧。

Answer 1

您正在阅读一本非常古老的书。这是本书最新版本的链接（它只是很旧）：Linux Device Driver 3 - Memory Mapping。您还可以阅读内核文档中的DMA-API。

做一种同步阅读Time, Delays and Deferred Work章节。您可以使用 waitqueue。您在 read() 上等待，并在新帧可用时 *wake_up*。

关于你的代码，仅仅理解你的问题是不够的。但是，如果您认为需要休眠/等待，您可以在驱动程序中实现 poll file_operation 并在用户空间中使用 select() 来询问是否有要读取的内容。