linux驱动学习3-外部中断

在做中断试验时，发现中断驱动总是insmod失败，之后定位到 gpio_request 失败，之后是想到使用的野火做好的系统，在uEnv.txt中会加载大量设备树插件，将key相关的设备树插件屏蔽即可。

linux中断API函数

中断号

每个中断都有一个中断号，通过中断号即可区分不同的中断，在 Linux 内核中使用一个 int 变量表示中断号

request_irq函数

在 Linux 内核中要想使用某个中断是需要申请的， request_irq 函数用于申请中断， request_irq函数可能会导致睡眠，因此不能在中断上下文或者其他禁止睡眠的代码段中使用 request_irq 函数。 request_irq 函数会激活(使能)中断，所以不需要我们手动去使能中断， request_irq 函数原型如下：

int request_irq(unsigned int irq,irq_handler_t handler,unsigned long flags,const char *name,void *dev)

irq：要申请中断的中断号。
handler：中断处理函数，当中断发生以后就会执行此中断处理函数。
flags：中断标志，可以在文件 include/linux/interrupt.h 里面查看所有的中断标志，这些标志可以通过“|”来实现多种组合。

name：中断名字，设置以后可以在/proc/interrupts 文件中看到对应的中断名字。
dev： 如果将 flags 设置为 IRQF_SHARED 的话， dev 用来区分不同的中断，一般情况下将dev 设置为设备结构体， dev 会传递给中断处理函数 irq_handler_t 的第二个参数。

free_irq函数

使用中断的时候需要通过 request_irq 函数申请，使用完成以后就要通过 free_irq 函数释放掉相应的中断。

void free_irq(unsigned int irq,void *dev)

irq： 要释放的中断。
dev：如果中断设置为共享(IRQF_SHARED)的话，此参数用来区分具体的中断。共享中断只有在释放最后中断处理函数的时候才会被禁止掉。

中断处理函数

使用 request_irq 函数申请中断的时候需要设置中断处理函数，中断处理函数格式如下所示：

irqreturn_t (*irq_handler_t) (int, void *)

第一个参数是要中断处理函数要相应的中断号。第二个参数是一个指向 void 的指针，也就是个通用指针，需要与 request_irq 函数的 dev 参数保持一致。用于区分共享中断的不同设备，dev 也可以指向设备数据结构。中断处理函数的返回值为 irqreturn_t 类型， irqreturn_t 类型定义
如下所示：

 enum irqreturn {
 IRQ_NONE = (0 << 0),
 IRQ_HANDLED = (1 << 0),
 IRQ_WAKE_THREAD = (1 << 1),
 };

 typedef enum irqreturn irqreturn_t;

可以看出 irqreturn_t 是个枚举类型，一共有三种返回值。一般中断服务函数返回值使用如下形式：

return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED)

中断使能和禁止函数

void enable_irq(unsigned int irq)
void disable_irq(unsigned int irq)

disable_irq函数要等到当前正在执行的中断处理函数执行完才返回，因此使用者需要保证不会产生新的中断，并且确保所有已经开始执行的中断处理程序已经全部退出。在这种情况下，可以使用另外一个中断禁止函数：

void disable_irq_nosync(unsigned int irq)

关闭全局中断可以使用如下函数：

local_irq_save(flags)   //禁止中断
local_irq_restore(flags)  //恢复中断

上半部与下半部

上半部：上半部就是中断处理函数，那些处理过程比较快，不会占用很长时间的处理就可以放在上半部完成
下半部：如果中断处理过程比较耗时，那么就将这些比较耗时的代码提出来，交给下半部去执行，这样中断处理函数就会快进快出。

tasklet

tasklet 是利用软中断来实现的另外一种下半部机制，在软中断和 tasklet 之间，建议大家使用 tasklet。 Linux 内核使用 tasklet_struct 结构体来表示 tasklet：

struct tasklet_struct
{
struct tasklet_struct *next; /* 下一个 tasklet */
unsigned long state; /* tasklet 状态 */
atomic_t count; /* 计数器，记录对 tasklet 的引用数 */
void (*func)(unsigned long); /* tasklet 执行的函数 */
unsigned long data; /* 函数 func 的参数 */
};

void tasklet_init(struct tasklet_struct *t,void (*func)(unsigned long),unsigned long data);

t：要初始化的 tasklet
func： tasklet 的处理函数。
data： 要传递给 func 函数的参数
也 可 以 使 用 宏 DECLARE_TASKLET 来 一 次 性 完 成 tasklet 的 定 义 和 初 始 化 ，DECLARE_TASKLET 定义在 include/linux/interrupt.h 文件中，定义如下:

DECLARE_TASKLET(name, func, data)

其中 name 为要定义的 tasklet 名字，这个名字就是一个 tasklet_struct 类型的时候变量， func就是 tasklet 的处理函数， data 是传递给 func 函数的参数。
在上半部，也就是中断处理函数中调用 tasklet_schedule 函数就能使 tasklet 在合适的时间运行， tasklet_schedule 函数原型如下：

void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t)

t：要调度的 tasklet，也就是 DECLARE_TASKLET 宏里面的 name。
关于 tasklet 的参考使用示例如下所示：

/* 定义 taselet */
struct tasklet_struct testtasklet;
/* tasklet 处理函数 */
void testtasklet_func(unsigned long data)
{
/* tasklet 具体处理内容 */
}
/* 中断处理函数 */
irqreturn_t test_handler(int irq, void *dev_id)
{
......
/* 调度 tasklet */
tasklet_schedule(&testtasklet);
......
}
/* 驱动入口函数 */
static int __init xxxx_init(void)
{
......
/* 初始化 tasklet */
tasklet_init(&testtasklet, testtasklet_func, data);
/* 注册中断处理函数 */
request_irq(xxx_irq, test_handler, 0, "xxx", &xxx_dev);
......
}

工作队列

工作队列是另外一种下半部执行方式，工作队列在进程上下文执行，工作队列将要推后的工作交给一个内核线程去执行，因为工作队列工作在进程上下文，因此工作队列允许睡眠或重新调度。因此如果你要推后的工作可以睡眠那么就可以选择工作队列，否则的话就只能选择软中断或 tasklet。
Linux 内核使用 work_struct 结构体表示一个工作，内容如下(省略掉条件编译)：

struct work_struct {
atomic_long_t data;
struct list_head entry;
work_func_t func; /* 工作队列处理函数 */
};

简单创建工作很简单，直接定义一个 work_struct 结构体
变量即可，然后使用 INIT_WORK 宏来初始化工作， INIT_WORK 宏定义如下：

#define INIT_WORK(_work, _func)

_work 表示要初始化的工作， _func 是工作对应的处理函数。
也可以使用 DECLARE_WORK 宏一次性完成工作的创建和初始化，宏定义如下：

#define DECLARE_WORK(n, f)

n 表示定义的工作(work_struct)， f 表示工作对应的处理函数。
和 tasklet 一样，工作也是需要调度才能运行的，工作的调度函数为 schedule_work，函数原型如下所示：

bool schedule_work(struct work_struct *work)

函数参数和返回值含义如下：
work： 要调度的工作。
返回值： 0 成功，其他值 失败。

/* 定义工作(work) */
struct work_struct testwork;
/* work 处理函数 */
void testwork_func_t(struct work_struct *work);
{
/* work 具体处理内容 */
}
/* 中断处理函数 */
irqreturn_t test_handler(int irq, void *dev_id)
{
......
/* 调度 work */
schedule_work(&testwork);
......
}
/* 驱动入口函数 */
static int __init xxxx_init(void)
{
......
/* 初始化 work */
INIT_WORK(&testwork, testwork_func_t);
/* 注册中断处理函数 */
request_irq(xxx_irq, test_handler, 0, "xxx", &xxx_dev);
......
}

设备树修改

设备树修改如下：

key{
    #address-cells = <1>;
		#size-cells = <1>;
		compatible = "fire,key";
		pinctrl-names = "default";
		pinctrl-0 = <&pinctrl_key>;
		key_gpio = <&gpio5 1 GPIO_ACTIVE_LOW>;
		interrupt-parent = <&gpio5>;
		interrupts = <1 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;  //1表示使用gpio5_io01
		status = "okay";
	};

IRQ_TYPE_EDGE_FALLING 定义在文件 include/linux/irq.h 中，定义如下：

enum {
IRQ_TYPE_NONE = 0x00000000,
IRQ_TYPE_EDGE_RISING = 0x00000001,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING = 0x00000002,
IRQ_TYPE_EDGE_BOTH = (IRQ_TYPE_EDGE_FALLING | IRQ_TYPE_EDGE_RISING),
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH = 0x00000004,
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW = 0x00000008,
IRQ_TYPE_LEVEL_MASK = (IRQ_TYPE_LEVEL_LOW |
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH),
......
}

获取中断号

编写驱动的时候需要用到中断号，我们用到中断号，中断信息已经写到了设备树里面，因此可以通过 irq_of_parse_and_map 函数从 interupts 属性中提取到对应的设备号，函数原型如下：
unsigned int irq_of_parse_and_map(struct device_node *dev, int index)
函数参数和返回值含义如下：
dev： 设备节点。
index：索引号， interrupts 属性可能包含多条中断信息，通过 index 指定要获取的信息。
返回值：中断号。
如果使用 GPIO 的话，可以使用 gpio_to_irq 函数来获取 gpio 对应的中断号，函数原型如
下：

int gpio_to_irq(unsigned int gpio)

函数参数和返回值含义如下：
gpio： 要获取的 GPIO 编号。
返回值： GPIO 对应的中断号。