在ARM架构中，软件控制硬件通常通过操作系统内核和设备驱动程序来实现。
1. **操作系统内核：** 操作系统内核是系统的核心软件，负责管理系统资源、提供服务以及调度任务。在ARM架构中，操作系统内核负责管理软件与硬件之间的交互。它提供了一组系统调用接口，允许应用程序请求执行特权操作，比如访问硬件设备。这些系统调用接口允许应用程序通过内核来控制硬件。
2. **设备驱动程序：** 设备驱动程序是一种软件模块，负责与特定硬件设备进行通信。它们提供了一组API（应用程序接口），允许操作系统内核或应用程序通过它们来与硬件设备进行交互。在ARM架构中，设备驱动程序通常由操作系统内核加载和管理。当应用程序请求访问硬件时，操作系统内核会调用适当的设备驱动程序来执行所需的操作，如读取传感器数据、向显示屏发送图像等。
通过这种方式，软件可以通过操作系统内核和设备驱动程序来控制硬件。软件通过系统调用或直接调用设备驱动程序提供的API，向操作系统内核发出请求，然后内核会执行相应的操作并与设备驱动程序进行交互，最终实现软件对硬件的控制。
在ARM架构中，系统调用是通过软件中断（Software Interrupt）的方式来触发的。当用户程序需要执行特权操作时，比如访问底层硬件设备或执行特权指令时，它们会发出一个系统调用请求。这个请求会触发一个软件中断，将控制权交给操作系统内核。
下面是ARM中触发软件中断的一般步骤：
1. **用户程序发出系统调用请求：** 用户程序通过特定的指令（通常是`svc`指令）来请求系统调用，同时指定调用号和参数。
2. **进入特权模式：** 当用户程序发出系统调用请求时，处理器会切换到特权模式（通常是Supervisor模式），这个模式下操作系统内核可以执行特权操作。
3. **保存状态：** 处理器会保存用户程序的状态，比如程序计数器（PC）和寄存器状态。
4. **查找系统调用服务例程：** 处理器将执行权交给操作系统内核，内核根据系统调用号找到对应的系统调用服务例程。
5. **执行系统调用服务例程：** 执行系统调用服务例程，这个例程负责完成用户程序请求的操作，比如访问硬件设备。
6. **返回结果：** 执行完系统调用后，操作系统会将结果返回给用户程序，同时将用户程序的状态恢复到中断发生前的状态。
对于硬件驱动程序，操作系统内核中的系统调用服务例程通常会调用相应的驱动程序接口，这些接口负责与硬件设备进行通信。驱动程序会执行底层的硬件操作，比如读写寄存器、发送命令等，以实现用户程序请求的功能。
在典型的操作系统中，系统调用通常由用户空间程序通过特定的系统调用指令触发，然后操作系统内核会处理这些系统调用并调用相应的驱动程序接口。这里我将使用Linux操作系统为例，展示用户空间程序如何调用系统调用，以及内核如何调用驱动程序接口。
以下是一个简单的示例，假设我们有一个用户空间程序需要读取一个文件，并且该文件是存储在磁盘上的。
1. **用户空间程序调用系统调用：**
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main() {
int fd;
char buffer[128];
// 打开文件
fd = open("/path/to/file.txt", O_RDONLY);
if(fd == -1) {
perror("open");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 读取文件内容
if(read(fd, buffer, sizeof(buffer)) == -1) {
perror("read");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("File content: %s\n", buffer);
// 关闭文件
close(fd);
return 0;
}
总结：
- 执行系统调用后，系统调用函数会返回一个句柄;
- 该句柄有文件结构体struct file ,其中包括file operation;
- file opr 有封装好的硬件操作函数；
- 封装的硬件操作函数（比如.open）被触发后，会调用具体的操作函数（drv_open）；
- drv_open会找到drv_operation（由底层platform_driver结构体匹配设备节点后调用probe函数，（记录引脚信息，创建设备节点）后，将信息传给硬件操作函数，硬件操作函数的地址被赋值给drv_operation的结构体成员中）中对应的结构体成员（比如init）执行具体的寄存器操作，完成硬件驱动。
