总线协议

不同的设备通过各自的总线挂载到系统上，总线协议定义了硬件设备与 CPU、内存之间的通信规则，包括数据传输、设备发现、资源分配等生命周期的内容。这是硬件层面的内容，但它也提示了操作系统，应当以怎样的逻辑来管理这个总线上的硬件。

总线上的设备通过一个特殊的硬件，总线控制器来管理，这是硬件层面的协议，操作系统可以通过总线控制的驱动来管理总线控制器，从而通过总线控制器来管理这条总线上的所有设备。

目前的硬件总线主要包括：PCI、USB、I2S 等，对于部分设备无挂载总线，使用自定义的方式进行注册；

硬件行为

总线协议规定了一种设备的行为模型，通过行为模型确定了该类设备如何和总线控制器交互，同时操作系统如何通过总线控制器来管理该类型的设备。

• 设备探测：操作系统识别系统中存在硬件设备的过程，通过扫描总线来发现设备，支持热插拔特性，即支持动态探测；探测解决的问题是在物理内存地址空间上的哪一段上存在着一个怎样的设备？
• 设备枚举：为设备分配总线唯一标识（如地址、设备号），一般是设备探测后的进一步过程，在此之后，操作系统才能初始化这个设备，给这个设备绑定驱动，使其可被操作系统和驱动使用。
• 资源配置：设置设备寄存器、分配资源，通常在设备枚举完成后，由总线驱动或内核在设备初始化（probe 阶段）时执行，包括：
  • 中断号（IRQ）
  • 内存映射 I/O（MMIO）地址
  • I/O 端口
  • DMA 通道
• 设备拔出：总线设备支持热插拔，即在操作系统不重启的情况下，动态添加和移除硬件设备；
• 电源管理：控制设备电源状态，使得设备进入休眠状态；
• 数据传输：设备成功配置，设备进入工作阶段，通过驱动程序中的数据传输函数进行数据读写数据；
• 中断处理：主要用于监听硬件事件，实现硬件级别的异步回调机制，包括数据接收、DMA 功能、错误处理等；