目錄：
1、中斷號
2、獲取中斷號
3、實現中斷處理
4、中斷編程—實現字符設備驅動框架
5、驅動實現將硬件數據傳遞給數據
6、示例
1、中斷號
中斷號是系統分配給每個中斷源的代號，以便識別和處理。在采用向量中斷方式的中斷系統中，CPU必須通過它才可以找到中斷服務程序的入口地址，實現程序的轉移。
在ARM裸機中實現中斷需要配置：
1 I/O口為中斷模式，觸發方式，I/O口中斷使能 2 設置GIC中斷使能，分發配置，分發總使能，CPU外部中斷接口使能，中斷優先級
在linux內核中實現中斷，只需要知道：
1 中斷號是什么，怎么得到中斷號 2 中斷處理方法
2、獲取中斷號的方法：
1）宏定義 在沒有設備樹的內核中，中斷號定義為宏，IRQ_EINT
2）設備樹文件中 arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dts
1）看原理圖，芯片手冊找到中斷源對應的中斷號SPI Port No
2）進入設備樹，在arch/arm/boot/dts/exynos4x12-pinctrl.dtsi中
1 gpx1: gpx1 { 2 gpio-controller; 3 #gpio-cells = <2>; 4 5 interrupt-controller; //中斷控制器 6 interrupt-parent = <&gic>; //繼承於gic 7 interrupts = <0 24 0>, <0 25 0>, <0 26 0>, <0 27 0>, 8 <0 28 0>, <0 29 0>, <0 30 0>, <0 31 0>; 9 #interrupt-cells = <2>; //子繼承的interrupts的長度 10 };
括號中的24、 25等對應於SPI Port No，以上是系統中已經定義好的節點
在編程中，需要定義自己的節點，用來描述按鍵，打開可編輯的設備樹文件：
arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dts，進入文件。
3）定義節點，描述當前設備用的中斷號
1 key_int_node{ 2 compatible = "test_key"; 3 interrupt-parent = <&gpx1>; //繼承於gpx1 4 interrupts = <2 4>; //2表示第幾個中斷號，4表示觸發方式為下降沿 5 }; //interrupts里長度由父母的-cell決定
再舉個栗子，設置k4 --- GPX3_2(XEINT26) 的節點，中斷號
1 key_int_node{ 2 compatible = "test_key"; 3 interrupt-parent = <&gpx3>; //繼承於gpx3 4 interrupts = <2 4>; //2表示第2個中斷號，4表示觸發方式為下降沿 5 };
中斷號的定位方法：
看I/O引腳，GPX1_2，中斷號就是GPX1里面的第2個
4）編譯設備樹：make dtbs
更新設備樹文件： cp -raf arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dtb /tftpboot/
查看定義的節點：在根目錄的 proc/device-tree/目錄下
3、實現中斷處理方法
在驅動中通過代碼獲取到中斷號，並且申請中斷
先看一下中斷相關的函數：
1 a,獲取到中斷號碼： 2 int get_irqno_from_node(void) 3 { 4 // 獲取到設備樹中的節點 5 struct device_node *np = of_find_node_by_path("/key_int_node"); 6 if(np){ 7 printk("find node ok\n"); 8 }else{ 9 printk("find node failed\n"); 10 } 11 12 // 通過節點去獲取到中斷號碼 13 int irqno = irq_of_parse_and_map(np, 0); 14 printk("irqno = %d\n", irqno); 15 16 return irqno; 17 }
18 b，申請中斷 19 int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags, const char * name, void * dev) 20 參數1： irq 設備對應的中斷號 21 參數2： handler 中斷的處理函數 22 typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *); 23 參數3：flags 觸發方式 24 #define IRQF_TRIGGER_NONE 0x00000000 //內部控制器觸發中斷的時候的標志 25 #define IRQF_TRIGGER_RISING 0x00000001 //上升沿 26 #define IRQF_TRIGGER_FALLING 0x00000002 //下降沿 27 #define IRQF_TRIGGER_HIGH 0x00000004 // 高點平 28 #define IRQF_TRIGGER_LOW 0x00000008 //低電平觸發 29 參數4：name 中斷的描述，自定義,主要是給用戶查看的 30 /proc/interrupts 31 參數5：dev 傳遞給參數2中函數指針的值 32 返回值： 正確為0，錯誤非0 33 34 35 參數2的賦值：即中斷處理函數 36 irqreturn_t key_irq_handler(int irqno, void *devid) 37 { 38 return IRQ_HANDLED; 39 } 43 44 c, 釋放中斷： 45 void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id) 46 參數1： 設備對應的中斷號 47 參數2：與request_irq中第5個參數保持一致
代碼實現獲取中斷號，並注冊中斷，按下按鍵引發中斷，打印信息
1 #include <linux/init.h> 2 #include <linux/module.h> 3 #include <linux/fs.h> 4 #include <linux/device.h> 5 #include <asm/uaccess.h> 6 #include <asm/io.h> 7 #include <linux/slab.h> 8 #include <linux/of.h> 9 #include <linux/of_irq.h> 10 #include <linux/interrupt.h> 11 12 int irqno; //中斷號 13 14 15 irqreturn_t key_irq_handler(int irqno, void *devid) 16 { 17 printk("----------%s---------",__FUNCTION__); 18 return IRQ_HANDLED; 19 } 20 21 22 //獲取中斷號 23 int get_irqno_from_node(void) 24 { 25 //獲取設備樹中的節點 26 struct device_node *np = of_find_node_by_path("/key_int_node"); 27 if(np){ 28 printk("find node success\n"); 29 }else{ 30 printk("find node failed\n"); 31 } 32 33 //通過節點去獲取中斷號 34 int irqno = irq_of_parse_and_map(np, 0); 35 printk("iqrno = %d",irqno); 36 37 return irqno; 38 } 39 40 41 42 static int __init key_drv_init(void) 43 { 44 //演示如何獲取到中斷號 45 int ret; 46 47 irqno = get_irqno_from_node(); 48 49 ret = request_irq(irqno, key_irq_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING, 50 "key3_eint10", NULL); 51 if(ret != 0) 52 { 53 printk("request_irq error\n"); 54 return ret; 55 } 56 57 return 0; 58 } 59 60 static void __exit key_drv_exit(void) 61 { 62 free_irq(irqno, NULL); //free_irq與request_irq的最后一個參數一致 63 } 64 65 66 67 module_init(key_drv_init); 68 module_exit(key_drv_exit); 69 70 MODULE_LICENSE("GPL");
測試效果：
按鍵按下，打印信息，但出現了按鍵抖動
cat /proc/interrupt
4、 中斷編程 --- 字符設備驅動框架
1 // 1，設定一個全局的設備對象 2 key_dev = kzalloc(sizeof(struct key_desc), GFP_KERNEL); 3 4 // 2,申請主設備號 5 key_dev->dev_major = register_chrdev(0, "key_drv", &key_fops); 6 7 // 3,創建設備節點文件 8 key_dev->cls = class_create(THIS_MODULE, "key_cls"); 9 key_dev->dev = device_create(key_dev->cls, NULL, MKDEV(key_dev->dev_major,0), NULL, "key0"); 10 11 // 4,硬件初始化： 12 a.地址映射 13 b.中斷申請
5、驅動實現將硬件所產生的數據傳遞給用戶
1）硬件如何獲取數據
key： 按下和抬起： 1/0 讀取key對應的gpio的狀態，可以判斷按下還是抬起 讀取key對應gpio的寄存器--數據寄存器 //讀取數據寄存器 int value = readl(key_dev->reg_base + 4) & (1<<2);
2）驅動傳遞數據給用戶
在中斷處理中填充數據： key_dev->event.code = KEY_ENTER; key_dev->event.value = 0; 在xxx_read中獎數據傳遞給用戶 ret = copy_to_user(buf, &key_dev->event, count);
3）用戶獲取數據
while(1) { read(fd, &event, sizeof(struct key_event)); if(event.code == KEY_ENTER) { if(event.value) { printf("APP__ key enter pressed\n"); }else{ printf("APP__ key enter up\n"); } } }
6、示例：
1 #include <linux/init.h> 2 #include <linux/module.h> 3 #include <linux/of.h> 4 #include <linux/of_irq.h> 5 #include <linux/interrupt.h> 6 #include <linux/slab.h> 7 #include <linux/fs.h> 8 #include <linux/device.h> 9 #include <linux/kdev_t.h> 10 #include <linux/err.h> 11 #include <linux/device.h> 12 #include <asm/io.h> 13 #include <asm/uaccess.h> 14 15 16 #define GPXCON_REG 0X11000C20 //不可以從數據寄存器開始映射，要配置寄存器 17 #define KEY_ENTER 28 18 19 //0、設計一個描述按鍵的數據的對象 20 struct key_event{ 21 int code; //按鍵類型：home，esc,enter 22 int value; //表狀態，按下，松開 23 }; 24 25 //1、設計一個全局對象——— 描述key的信息 26 struct key_desc{ 27 unsigned int dev_major; 28 int irqno; //中斷號 29 struct class *cls; 30 struct device *dev; 31 void *reg_base; 32 struct key_event event; 33 }; 34 35 struct key_desc *key_dev; 36 37 38 irqreturn_t key_irq_handler(int irqno, void *devid) 39 { 40 printk("----------%s---------",__FUNCTION__); 41 42 int value; 43 //讀取按鍵狀態 44 value = readl(key_dev->reg_base + 4) & (0x01<<2); 45 46 if(value){ 47 printk("key3 up\n"); 48 key_dev->event.code = KEY_ENTER; 49 key_dev->event.value = 0; 50 }else{ 51 printk("key3 down\n"); 52 key_dev->event.code = KEY_ENTER; 53 key_dev->event.value = 1; 54 } 55 return IRQ_HANDLED; 56 } 57 58 59 //獲取中斷號 60 int get_irqno_from_node(void) 61 { 62 int irqno; 63 //獲取設備樹中的節點 64 struct device_node *np = of_find_node_by_path("/key_int_node"); 65 if(np){ 66 printk("find node success\n"); 67 }else{ 68 printk("find node failed\n"); 69 } 70 71 //通過節點去獲取中斷號 72 irqno = irq_of_parse_and_map(np, 0); 73 printk("iqrno = %d",key_dev->irqno); 74 75 return irqno; 76 } 77 78 ssize_t key_drv_read (struct file * filp, char __user * buf, size_t count, loff_t * fops) 79 { 80 //printk("----------%s---------",__FUNCTION__); 81 int ret; 82 ret = copy_to_user(buf, &key_dev->event, count); 83 if(ret > 0) 84 { 85 printk("copy_to_user error\n"); 86 return -EFAULT; 87 } 88 89 //傳遞給用戶數據后，將數據清除,否則APP每次讀都是第一次的數據 90 memset(&key_dev->event, 0, sizeof(key_dev->event)); 91 return count; 92 } 93 94 ssize_t key_drv_write (struct file *filp, const char __user * buf, size_t count, loff_t * fops) 95 { 96 printk("----------%s---------",__FUNCTION__); 97 return 0; 98 } 99 100 int key_drv_open (struct inode * inode, struct file *filp) 101 { 102 printk("----------%s---------",__FUNCTION__); 103 return 0; 104 } 105 106 int key_drv_close (struct inode *inode, struct file *filp) 107 { 108 printk("----------%s---------",__FUNCTION__); 109 return 0; 110 } 111 112 113 const struct file_operations key_fops = { 114 .open = key_drv_open, 115 .read = key_drv_read, 116 .write = key_drv_write, 117 .release = key_drv_close, 118 119 }; 120 121 122 123 static int __init key_drv_init(void) 124 { 125 //演示如何獲取到中斷號 126 int ret; 127 128 //1、設定全局設備對象並分配空間 129 key_dev = kzalloc(sizeof(struct key_desc), GFP_KERNEL); //GFP_KERNEL表正常分配內存 130 //kzalloc相比於kmalloc，不僅分配連續空間，還會將內存初始化清零 131 132 //2、動態申請設備號 133 key_dev->dev_major = register_chrdev(0, "key_drv", &key_fops); 134 135 //3、創建設備節點文件 136 key_dev->cls = class_create(THIS_MODULE, "key_cls"); 137 key_dev->dev = device_create(key_dev->cls, NULL, MKDEV(key_dev->dev_major, 0), NULL, "key0"); 138 139 //4、硬件初始化 -- 地址映射或中斷申請 140 141 key_dev->reg_base = ioremap(GPXCON_REG,8); 142 143 key_dev->irqno = get_irqno_from_node(); 144 145 ret = request_irq(key_dev->irqno, key_irq_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING, 146 "key3_eint10", NULL); 147 if(ret != 0) 148 { 149 printk("request_irq error\n"); 150 return ret; 151 } 152 153 //a. 硬件如何獲取數據 154 155 156 157 return 0; 158 } 159 160 static void __exit key_drv_exit(void) 161 { 162 iounmap(GPXCON_REG); 163 free_irq(key_dev->irqno, NULL); //free_irq與request_irq的最后一個參數一致 164 device_destroy(key_dev->cls, MKDEV(key_dev->dev_major, 0)); 165 class_destroy(key_dev->cls); 166 unregister_chrdev(key_dev->dev_major, "key_drv"); 167 kfree(key_dev); 168 } 169 170 171 172 module_init(key_drv_init); 173 module_exit(key_drv_exit); 174 175 MODULE_LICENSE("GPL");
1 #include <stdio.h> 2 #include <string.h> 3 #include <stdlib.h> 4 #include <unistd.h> 5 #include <sys/types.h> 6 #include <sys/stat.h> 7 #include <fcntl.h> 8 9 10 #define KEY_ENTER 28 11 12 //0、設計一個描述按鍵的數據的對象 13 struct key_event{ 14 int code; //按鍵類型：home，esc,enter 15 int value; //表狀態，按下，松開 16 }; 17 18 19 int main(int argc, char *argv[]) 20 { 21 struct key_event event; 22 int fd; 23 fd = open("/dev/key0", O_RDWR); 24 if(fd < 0) 25 { 26 perror("open"); 27 exit(1); 28 } 29 30 while(1) 31 { 32 read(fd, &event, sizeof(struct key_event)); 33 34 if(event.code == KEY_ENTER) 35 { 36 if(event.value) 37 { 38 printf("APP__ key enter down\n"); 39 }else{ 40 41 printf("APP__ key enter up\n"); 42 } 43 } 44 } 45 46 close(fd); 47 48 return 0; 49 }
1 ROOTFS_DIR = /home/linux/source/rootfs#根文件系統路徑 2 3 APP_NAME = key_test 4 MODULE_NAME = key_drv 5 6 CROSS_COMPILE = /home/linux/toolchains/gcc-4.6.4/bin/arm-none-linux-gnueabi- 7 CC = $(CROSS_COMPILE)gcc 8 9 ifeq ($(KERNELRELEASE),) 10 11 KERNEL_DIR = /home/linux/kernel/linux-3.14-fs4412 #編譯過的內核源碼的路徑 12 CUR_DIR = $(shell pwd) #當前路徑 13 14 all: 15 make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) modules #把當前路徑編成modules 16 $(CC) $(APP_NAME).c -o $(APP_NAME) 17 @#make -C 進入到內核路徑 18 @#M 指定當前路徑（模塊位置） 19 20 clean: 21 make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) clean 22 23 install: 24 sudo cp -raf *.ko $(APP_NAME) $(ROOTFS_DIR)/drv_module #把當前的所有.ko文件考到根文件系統的drv_module目錄 25 26 else 27 28 obj-m += $(MODULE_NAME).o #指定內核要把哪個文件編譯成ko 29 30 endif
執行用戶程序，按下按鍵可以看到信息
退出用戶程序，按下按鍵，也會打印相應信息。
查看設備與中斷節點信息：
再看下CPU情況：
可以看到key_test應用程序占了很高的CPU，什么原因呢？
在應用程序中，是通過while循環，一直read內核的信息，當有按鍵中斷發生的時候，就會對key_event賦值，在while循環里判斷，進而打印出來，這樣在用戶空間與內核空間一直來回切換，一直read會十分消耗CPU資源。
解決思路：當有中斷發生時，才來調用read，沒有數據產生，跳出進程調度，進程休眠。
接下來學習IO模型，來解決這個問題。