Smart210学习记录——-linux驱动中断

Linux中断

 
Linux 的中断处理分为两个半部，顶半部处理紧急的硬件操作，底半部处理不紧急的耗时操
作。tasklet 和工作队列都是调度中断底半部的良好机制，tasklet 基于软中断实现。内核定时器也
依靠软中断实现。

1.申请和释放中断

申请中断 int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler,  unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)

irq 是要申请的硬件中断号。

handler 是向系统登记的中断处理函数（顶半部），是一个回调函数，中断发生时，系统调用 这个函数，

dev_id 参数将被传递给它。

irqflags是中断处理的属性，可以指定中断的触发方式以及处理方式。在触发方式方面，可以是 IRQF_TRIGGER_RISING、IRQF_TRIGGER_FALLING、IRQF_TRIGGER_HIGH、IRQF_TRIGGER_ LOW 等。在处理方式方面，若设置了 IRQF_DISABLED，表明中断处理程序是快速处理程序，快 速处理程序被调用时屏蔽所有中断，慢速处理程序则不会屏蔽其他设备的驱动；若设置了 IRQF_SHARED，则表示多个设备共享中断，

dev_id 在中断共享时会用到，一般设置为这个设备 的设备结构体或者 NULL。

request_irq()返回 0 表示成功，返回-EINVAL 表示中断号无效或处理函数指针为 NULL，返 回-EBUSY 表示中断已经被占用且不能共享。

 

顶半部 handler 的类型 irq_handler_t 定义为：
typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *);
typedef int irqreturn_t;     

 

释放中断            

void free_irq(unsigned int irq,void *dev_id);

2.使能和屏蔽中断

void disable_irq(int irq);

void disable_irq_nosync(int irq);

void enable_irq(int irq); disable_irq_nosync()与 disable_irq()的区别在于前者立即返回，而后者等待目前的中断处理完 成。由于 disable_irq()会等待指定的中断被处理完，因此如果在 n 号中断的顶半部调用 disable_irq(n)，会引起系统的死锁，这种情况下，只能调用 disable_irq_nosync(n)。

 

下列两个函数（或宏，具体实现依赖于 CPU 体系结构）将屏蔽本 CPU 内的所有中断：

#define local_irq_save(flags) ...

void local_irq_disable(void);

与上述两个禁止中断对应的恢复中断的函数（或宏）是：

#define local_irq_restore(flags) ...

void local_irq_enable(void);

 

3.底半部机制
Linux 实现底半部的机制主要有 tasklet、工作队列和软中断。

（1）tasklet

tasklet 的使用较简单，我们只需要定义 tasklet 及其处理函数并将两者关联，例如：
void my_tasklet_func(unsigned long); /*定义一个处理函数*/
DECLARE_TASKLET(my_tasklet, my_tasklet_func, data);
   /*定义一个 tasklet 结构 my_tasklet，与 my_tasklet_func(data)函数相关联 */

代码 DECLARE_TASKLET(my_tasklet,my_tasklet_func,data)实现了定义名称为 my_tasklet 的
tasklet 并将其与 my_tasklet_func()这个函数绑定，而传入这个函数的参数为 data。

在需要调度 tasklet 的时候引用一个 tasklet_schedule()函数就能使系统在适当的时候进行调度
运行：
tasklet_schedule(&my_tasklet);

 

 （2）．工作队列 工作队列的使用方法和 tasklet 非常相似，下面的代码用于定义一个工作队列和一个底半部执 行函数：

struct work_struct my_wq; /*定义一个工作队列*/

void my_wq_func(unsigned long); /*定义一个处理函数*/

通过 INIT_WORK()可以初始化这个工作队列并将工作队列与处理函数绑定：

INIT_WORK(&my_wq, (void (*)(void *)) my_wq_func, NULL);  /*初始化工作队列并将其与处理函数绑定*/  

与 tasklet_schedule()对应的用于调度工作队列执行的函数为 schedule_work()，如：

schedule_work(&my_wq);/*调度工作队列执行*/

 

 （3）．软中断
软中断（softirq）也是一种传统的底半部处理机制，它的执行时机通常是顶半部返回的时候，asklet 是基于软中断实现的，因此也运行于软中断上下文。

在 Linux 内核中，用 softirq_action 结构体表征一个软中断，这个结构体中包含软中断处理函数指针和传递给该函数的参数。使用 open_softirq()函数可以注册软中断对应的处理函数，而raise_softirq()函数可以触发一个软中断。

、

软中断和 tasklet 运行于软中断上下文，仍然属于原子上下文的一种，而工作队列则运行于进
程上下文。因此，软中断和 tasklet 处理函数中不能睡眠，而工作队列处理函数中允许睡眠。

 

按键中断驱动程序：

四个按键（对应的IO口为GPH2（0），GPH2（1），GPH2（2），GPH2（3））） 分别对应外部中断为EINT16,17,18,19

加入了poll机制和异步通知fasync

#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/irq.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <mach/hardware.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/miscdevice.h>

#define KEYNAME   "mykey"
static unsigned char  keymajor = 0;

static struct cdev key_cdev;

static struct class *key_class;
static struct device*key_device;
static struct fasync_struct *fasync_queue;


static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(my_key_waitq); /*DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD (name)声明且初始化*/
static unsigned char pressed = 0;

static unsigned char key_value = 0;

struct my_key_desc {
    unsigned int  irq;
    unsigned int  pin;
    unsigned char value;
    const char*   name;
};

static struct my_key_desc  key_desc[] = {
    {IRQ_EINT16_31, S5PV210_GPH2(0), 0x01, "KEY1"},
    {IRQ_EINT16_31, S5PV210_GPH2(1), 0x02, "KEY2"},    
    {IRQ_EINT16_31, S5PV210_GPH2(2), 0x03, "KEY3"},
    {IRQ_EINT16_31, S5PV210_GPH2(3), 0x04, "KEY4"},
};


static irqreturn_t my_key_irq(int irq, void* dev_id)
{
    volatile struct my_key_desc key_dr = *(volatile struct my_key_desc*)dev_id;
    int value;
    value = gpio_get_value(key_dr.pin);

    if(value == 0)  /*有键按下key_desc.value = 0x8x*/
        key_value = key_dr.value|0x80;
    else 
        key_value = key_dr.value ;

    pressed = 1;
    wake_up_interruptible(&my_key_waitq);

    kill_fasync(&fasync_queue, SIGIO, POLLIN | POLLOUT);
    return 0;
}


static int my_key_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int ret;
    printk("request_irq setting\n");
    ret = request_irq( IRQ_EINT(16),  my_key_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "KEY1", (void*)&key_desc[0]);
    if(ret) {
            printk("ret is %d\n", ret);
            return ret;
        }
    ret = request_irq( IRQ_EINT(17),  my_key_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "KEY2", (void*)&key_desc[1]);
    if(ret)
        return ret;    
    ret = request_irq( IRQ_EINT(18),  my_key_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "KEY3", (void*)&key_desc[2]);
    if(ret)
        return ret;
    ret = request_irq( IRQ_EINT(19),  my_key_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "KEY4", (void*)&key_desc[3]);
    if(ret)
        return ret;    
    return 0;
}


/*static int my_key_open(struct inode * inode, struct file * file)
{
    int ret;
    unsigned char i;
    for(i = 0; i < 4; i++) {
//        s3c_gpio_cfg(key_desc[i].pin, EINT_MODE );  sizeof(key_desc) / sizeof(key_desc[0])
        ret = request_irq(key_desc[i].irq,  my_key_irq , IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, key_desc[i].name,(void*)&key_desc[i]);
        if(ret) {
            printk(KERN_EMERG"request_irq error %d\n" , i);
            break;
        }
    }
    if(ret) {
        i--;
        for(; i > 0; i--) {
            free_irq(key_desc[i].irq, (void*)&key_desc[i]);
            return -EBUSY;
        }
    }
    return 0;
}*/

static int my_key_fasync(int fd, struct file * file, int on){
        return fasync_helper(fd, file, on, &fasync_queue);
}


static ssize_t my_key_read(struct file *filep, char *outbuf, size_t n, loff_t *ppos)
{
    int ret;
    if(n != 1) {
        printk(KERN_EMERG"The driver can only give one key value once!\n");
        return -EINVAL;
    }

    if(filep->f_flags & O_NONBLOCK) {
        if(!pressed)
            return -EBUSY;
    } else {
        wait_event_interruptible(my_key_waitq, pressed);/*pressed为1时继续执行后面，否则休眠*/
        pressed = 0;

        ret = copy_to_user(outbuf, &key_value, 1);
        if(ret) {
            printk(KERN_EMERG"key copy_to_user error\n");
            return -ENOMEM;
        }
    }
    return 0;
}

static int my_key_write(struct file * filep,const char * buf,size_t n,loff_t * ppos)
{

    return 0;
}

 
static int my_key_close(struct inode * inode,struct file * file)
{
     free_irq(IRQ_EINT(16), (void*)&key_desc[0]);
     free_irq(IRQ_EINT(17), (void*)&key_desc[1]);
     free_irq(IRQ_EINT(18), (void*)&key_desc[2]);
     free_irq(IRQ_EINT(19), (void*)&key_desc[3]);
     my_key_fasync(-1, file, 0);
     return 0;
}

static unsigned int my_key_poll(struct file *filep, poll_table *wait)
{
    unsigned int mask = 0;
    poll_wait(filep, &my_key_waitq, wait);

    if(pressed) {
        mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
    }

    return mask;
}



struct file_operations key_fops= {
    .owner    =   THIS_MODULE,
    .open     =   my_key_open,
    .read     =   my_key_read,
    .write    =   my_key_write,
    .release  =   my_key_close,
    .poll     =   my_key_poll,
    .fasync   =   my_key_fasync,
};



static int __init my_key_init(void)
{
    int ret;
    int deno;
    deno = MKDEV(keymajor, 0);
    cdev_init(&key_cdev, &key_fops);
    if (keymajor) {
        register_chrdev_region(deno, 1, KEYNAME);
        printk(KERN_EMERG"key major is %d\n", keymajor);
    } else {
        alloc_chrdev_region(&deno, 0, 1, KEYNAME);
        keymajor = MAJOR(deno);
        printk(KERN_EMERG"key major is %d\n", keymajor);
    }

    key_cdev.owner = THIS_MODULE;
    key_cdev.ops   = &key_fops;
    
    ret = cdev_add(&key_cdev, deno, 1);
    if(ret) {
        printk(KERN_EMERG"cdev_add error\n");
        goto add_error;
    }


    key_class= class_create(THIS_MODULE, KEYNAME);
    if(IS_ERR(key_class)) {
        printk(KERN_EMERG"class_create error\n");
        goto class_error;
    }

    key_device= device_create(key_class, NULL, deno, NULL, KEYNAME);
    if(IS_ERR(key_device)) {
        printk(KERN_EMERG"device_create error\n");
        goto device_error;
    }

//    init_waitqueue_head(&my_key_waitq);
    return 0;

    
    device_error:
        
        class_destroy(key_class);
        
    class_error:
        
        cdev_del(&key_cdev);
        
    add_error:
        
         unregister_chrdev_region(deno,1);
        
        
  return -ENODEV;
    
}


static void __exit my_key_exit(void)
{
    device_destroy(key_class, MKDEV(keymajor, 0));
    class_destroy(key_class);
    cdev_del(&key_cdev);
    unregister_chrdev_region(MKDEV(keymajor, 0), 1);
}

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("qigaohua");
module_init(my_key_init);

module_exit(my_key_exit);

中断poll测试程序：

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <stdio.h>

#include <poll.h>

#include <signal.h>


int main()
{
    int fd;
    int ret;
    unsigned char key_value;
    struct pollfd fds[1];

    
    fd = open("/dev/mykey", O_RDWR);
    if(fd < 0) {
        perror("/dev/mykey open error\n");
        return 0;
    }

    fds[0].fd = fd;
    fds[0].events = POLLIN;

    while(1) {
        ret = poll(fds, 1, 5000);
        if(ret == 0) {
            printf("timeout\n");
        }else {

            read(fd, &key_value, 1);
            printf("key_value = 0x%x\n", key_value);
        }
    }
}

异步通知fasync中断测试程序：

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <stdio.h>

#include <poll.h>

#include <signal.h>


int main()
{
    int oflags;

    fd = open("/dev/mykey", O_RDWR);
    if(fd < 0) {
        printf("/dev/mykey open error\n");
        return -EBUSY;
    }

    signal(SIGIO, my_sinal_fun);
    fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
    oflags = fcntl(fd, F_GETFL);
    fcntl(fd, F_SETFL, oflags | FASYNC);

    while(1) {
        sleep(5);
        printf("hello\n");
    }

}