Linux中断编程-linux 中断处理函数

Linux中断编程

中断：是指CPU在运行过程中，出现了某种异常事件，需要CPU先暂停当前工作，转而去处理新产生的异常事件，处理完后再返回暂停的事件继续往下执行。就例如我们正在使用手机进行微信视频聊天，这时突然有人打电话过来，这时手机的处理方式是手机来来电铃声响起，通知用户电话来了。

中断，就是来处理未来时间内可能会发生的事件， 中断事件也称为异常事件。有了中断处理，则可大大提高CPU处理效率。

在单片机中，我们也常用中断方式来处理一些紧急事件，帮我们实现快速响应一些实时性的事件。因此我们在编写中断服务函数时都是代码尽可能简洁、一定不能处理死循环、若需要处理的事情比较多则应在中断中设定标志位，然后将逻辑代码放到主函数中去实现。

在Linux内核中，我们一般会将中断分为顶半部分和底半部分。顶半部分主要是处理耗时短的代码(像单片机中设置标志位)，启动底半部分代码；底半部分主要是处理耗时比较长的代码，完成中断响应后的事件处理。

1. Linux下外部中断

  要使用外部中断，则需要完成中断三要素的配置：中断号(irq)、中断服务函数、中断触发方式(电平触发、边沿触发)。

1.1 相关接口函数 获取中断号gpio_to_irq

  在Linux内核中提供了方便函数获取引脚中断号

复制int gpio_to_irq(unsigned gpio) 函数功能： 获取中断号 返回值： 成功返回对应GPIO的中断号irq 注册中断request_irq 复制int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags,const char *name, void *dev) 函数功能： 注册中断 形 参： irq –中断号，gpio_to_irq函数返回值。     handler –中断服务函数。      服务函数原型：typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *);     flags –中断触发方式。      #define IRQF_TRIGGER_RISING 0x00000001 //上升沿      #define IRQF_TRIGGER_FALLING 0x00000002 //下升沿      #define IRQF_TRIGGER_HIGH 0x00000004//高电平     #define IRQF_TRIGGER_LOW 0x00000008//低电平     #define IRQF_SHARED 0x00000080 //共享中断    name –中断注册标志。    dev –传给中断服务函数的参数。 返回值： 成功返回0，失败返回其它值。 中断服务函数 复制typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *); 函数功能： 中断服务函数 形 参： 第一个参数为中断号；第二个参数为注册函数传入的参数dev 返回值：    enum irqreturn {     IRQ_NONE = (0 << 0), //如果不是本中断的则返回这个值，只在共享中断中使用     IRQ_HANDLED = (1 << 0), //正确执行中断程序返回这个值，常用     IRQ_WAKE_THREAD = (1 << 1), //表示去唤醒中断处理者的线程   };

  注意： irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *);函数中不能出现带休眠的函数，如msleep函数；该函数必须要返回值。

注销free_irq 复制free_irq(unsigned int irq, void *dev_id) 函数功能： 注销中断 形 参： irq –中断号，gpio_to_irq函数返回值。    dev –传给中断服务函数的参数。需和注册时保持一致

2. 工作队列

  中断处理函数分为中断顶半部分和中断底半部分。顶半部分代码实现即为中断服务函数，而底半部分代码则可由工作队列完成。

2.1 工作队列简介

在操作系统中，如果我们需要进行一项工作处理，往往需要创建一个任务来加入内核的调度队列。一个任务对应一个处理函数，如果要进行不同的事务处理，则需要创建多个不同的任务。任务作为CPU调度的基本单元，任务数量越大，则调度成本越高。工作队列（workqueue）机制简化了基础的任务创建和处理机制，一个workqueue对应一个实体task任务处理，工作队列中可以挂载多个工作实体，每一个工作都能对应不同的工作处理函数。即用户只需要创建一个workqueue，则可以完成多个挂接不同处理函数的工作队列。

工作队列还具有将工作推后执行机制，工作队列可以把工作推后，交由一个内核线程去执行，也就是说，这个下半部分可以在进程上下文中执行。最重要的就是工作队列允许被重新调度甚至是睡眠。

workqueue的处理依赖于task任务。一个workqueue队列会创建关联其对应的task任务，一个workqueue会挂载多个工作进行处理，每个工作都有工作处理函数。当workqueue得到调度，即其关联的task得到运行，在每次task的调度期间，都会从工作队列中按照先后顺序取出一个work来进行处理。workqueue模块在初始化时，会创建一个系统默认的工作队列，用户可根据需要将work添加到该队列中去执行。

2.2 工作相关函数接口

工作结构体struct work_struct 复制#include struct work_struct { atomic_long_t data; struct list_head entry; work_func_t func; /*工作处理函数*/ #ifdef CONFIG_LOCKDEP struct lockdep_map lockdep_map; #endif };

  在工作结构体体中，我们需要关心的成员是工作处理函数：work_func_t func，简单来说即一个工作会对应有一个处理函数。工作处理函数原型如下：

复制#include typedef void (*work_func_t)(struct work_struct *work); 初始化工作INIT_WORK 复制#define INIT_WORK(_work, _func) 函数功能： 初始化工作，以宏的方式实现 形 参： _work –工作结构体体指针    _func –工作处理函数 工作调度schedule_work 复制int schedule_work(struct work_struct *work) 2.3工作队列使用步骤 定义工作结构体struct work_struct，初始化工作INIT_WORK； 编写工作处理函数void (*work_func_t)(struct work_struct *work); 在合适的地方调调度工作(一般在中断顶半部分)； 2.4工作队列使用示例

  下面以按键为例，实现中断方式按键检测，通过工作队列处理底半部分代码，杂项设备框架实现设备注册。

K1 – GPX3_2 K2 –GPX3_3 K3 –GPX3_4 K4 –GPX3_5 复制#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include struct work_struct key_work;/*工作结构体*/ struct _KEY { unsigned int gpio;/*按键引脚*/ char name[20];/*按键名*/ int irq;/*中断号*/ int key_num;/*按键编号*/ }; static struct _KEY KEY_GPIO_PIN[]= { {EXYNOS4_GPX3(2),”key1″,0,1}, {EXYNOS4_GPX3(3),”key2″,0,2}, {EXYNOS4_GPX3(4),”key3″,0,3}, {EXYNOS4_GPX3(5),”key4″,0,4}, }; static struct _KEY *key_p; static unsigned int key_val; /*工作服务函数*/ void key_work_func(struct work_struct *work) { msleep(30);/*按键消抖*/ if(gpio_get_value(key_p->gpio)==0) { printk(” key%d 按下n”,key_p->key_num); } else { printk(” key%d 松开n”,key_p->key_num); } key_val=key_p->key_num; } /*中断服务函数*/ static irqreturn_t key_irq_handler(int irq, void *dev) { key_p=(struct _KEY *)dev; schedule_work(&key_work);/*调度工作*/ return IRQ_HANDLED;/*中断正常处理*/ } static int key_open(struct inode *inode, struct file *file) { printk(“设备打开成功n”); return 0; } static ssize_t key_read(struct file *file, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *seek) { int res=copy_to_user(buf,&key_val, 4); key_val=0; return 4-res; } static int key_release(struct inode *inode, struct file *file) { printk(“设备关闭成功n”); return 0; } /*文件操作集合*/ static struct file_operations key_fops= { .owner= THIS_MODULE, /*当前模块文件操作集合所有者*/ .open=key_open,/*open函数接口*/ .read=key_read,/*read函数接口*/ .release=key_release,/*close函数接口*/ }; /* 字符设备注册:主设备+次设备号 主设备 –用来区分类(杂项设备、输入设备) 次设备号 –对应哪个设备 杂项设备的主设备号固定为:10 */ static struct miscdevice key_miscdev = { .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,/*次设备号255由内核分配*/ .name = “tiny4412_key”,/*设备节点名字，会在/dev下生成*/ .fops = &key_fops,/**/ }; static int __init tiny4412_key_module_init(void) { int i=0; int res; printk(“hello,驱动注册成功n”); /*初始化工作*/ INIT_WORK(&key_work,key_work_func); /*注册中断*/ for(i=0;i(key_gpio_pin)> 复制

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复制审核编辑：汤梓红