目录：
1、中断号
2、获取中断号
3、实现中断处理
4、中断编程—实现字符设备驱动框架
5、驱动实现将硬件数据传递给数据
6、示例
1、中断号
中断号是系统分配给每个中断源的代号，以便识别和处理。在采用向量中断方式的中断系统中，CPU必须通过它才可以找到中断服务程序的入口地址，实现程序的转移。
在ARM裸机中实现中断需要配置：
1 I/O口为中断模式，触发方式，I/O口中断使能 2 设置GIC中断使能，分发配置，分发总使能，CPU外部中断接口使能，中断优先级
在linux内核中实现中断，只需要知道：
1 中断号是什么，怎么得到中断号 2 中断处理方法
2、获取中断号的方法：
1）宏定义 在没有设备树的内核中，中断号定义为宏，IRQ_EINT
2）设备树文件中 arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dts
1）看原理图，芯片手册找到中断源对应的中断号SPI Port No
2）进入设备树，在arch/arm/boot/dts/exynos4x12-pinctrl.dtsi中
1 gpx1: gpx1 { 2 gpio-controller; 3 #gpio-cells = <2>; 4 5 interrupt-controller; //中断控制器 6 interrupt-parent = <&gic>; //继承于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>; //子继承的interrupts的长度 10 };
括号中的24、 25等对应于SPI Port No，以上是系统中已经定义好的节点
在编程中，需要定义自己的节点，用来描述按键，打开可编辑的设备树文件：
arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dts，进入文件。
3）定义节点，描述当前设备用的中断号
1 key_int_node{ 2 compatible = "test_key"; 3 interrupt-parent = <&gpx1>; //继承于gpx1 4 interrupts = <2 4>; //2表示第几个中断号，4表示触发方式为下降沿 5 }; //interrupts里长度由父母的-cell决定
再举个栗子，设置k4 --- GPX3_2(XEINT26) 的节点，中断号
1 key_int_node{ 2 compatible = "test_key"; 3 interrupt-parent = <&gpx3>; //继承于gpx3 4 interrupts = <2 4>; //2表示第2个中断号，4表示触发方式为下降沿 5 };
中断号的定位方法：
看I/O引脚，GPX1_2，中断号就是GPX1里面的第2个
4）编译设备树：make dtbs
更新设备树文件： cp -raf arch/arm/boot/dts/exynos4412-fs4412.dtb /tftpboot/
查看定义的节点：在根目录的 proc/device-tree/目录下
3、实现中断处理方法
在驱动中通过代码获取到中断号，并且申请中断
先看一下中断相关的函数：
1 a,获取到中断号码： 2 int get_irqno_from_node(void) 3 { 4 // 获取到设备树中的节点 5 struct device_node *np = of_find_node_by_path("/key_int_node"); 6 if(np){ 7 printk("find node ok "); 8 }else{ 9 printk("find node failed "); 10 } 11 12 // 通过节点去获取到中断号码 13 int irqno = irq_of_parse_and_map(np, 0); 14 printk("irqno = %d ", irqno); 15 16 return irqno; 17 }
18 b，申请中断 19 int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags, const char * name, void * dev) 20 参数1： irq 设备对应的中断号 21 参数2： handler 中断的处理函数 22 typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *); 23 参数3：flags 触发方式 24 #define IRQF_TRIGGER_NONE 0x00000000 //内部控制器触发中断的时候的标志 25 #define IRQF_TRIGGER_RISING 0x00000001 //上升沿 26 #define IRQF_TRIGGER_FALLING 0x00000002 //下降沿 27 #define IRQF_TRIGGER_HIGH 0x00000004 // 高点平 28 #define IRQF_TRIGGER_LOW 0x00000008 //低电平触发 29 参数4：name 中断的描述，自定义,主要是给用户查看的 30 /proc/interrupts 31 参数5：dev 传递给参数2中函数指针的值 32 返回值： 正确为0，错误非0 33 34 35 参数2的赋值：即中断处理函数 36 irqreturn_t key_irq_handler(int irqno, void *devid) 37 { 38 return IRQ_HANDLED; 39 } 43 44 c, 释放中断： 45 void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id) 46 参数1： 设备对应的中断号 47 参数2：与request_irq中第5个参数保持一致
代码实现获取中断号，并注册中断，按下按键引发中断，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; //中断号 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 //获取中断号 23 int get_irqno_from_node(void) 24 { 25 //获取设备树中的节点 26 struct device_node *np = of_find_node_by_path("/key_int_node"); 27 if(np){ 28 printk("find node success "); 29 }else{ 30 printk("find node failed "); 31 } 32 33 //通过节点去获取中断号 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 //演示如何获取到中断号 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 "); 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与request_irq的最后一个参数一致 63 } 64 65 66 67 module_init(key_drv_init); 68 module_exit(key_drv_exit); 69 70 MODULE_LICENSE("GPL");
测试效果：
按键按下，打印信息，但出现了按键抖动
cat /proc/interrupt
4、 中断编程 --- 字符设备驱动框架
1 // 1，设定一个全局的设备对象 2 key_dev = kzalloc(sizeof(struct key_desc), GFP_KERNEL); 3 4 // 2,申请主设备号 5 key_dev->dev_major = register_chrdev(0, "key_drv", &key_fops); 6 7 // 3,创建设备节点文件 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.中断申请
5、驱动实现将硬件所产生的数据传递给用户
1）硬件如何获取数据
key： 按下和抬起： 1/0 读取key对应的gpio的状态，可以判断按下还是抬起 读取key对应gpio的寄存器--数据寄存器 //读取数据寄存器 int value = readl(key_dev->reg_base + 4) & (1<<2);
2）驱动传递数据给用户
在中断处理中填充数据： key_dev->event.code = KEY_ENTER; key_dev->event.value = 0; 在xxx_read中奖数据传递给用户 ret = copy_to_user(buf, &key_dev->event, count);
3）用户获取数据
while(1) { read(fd, &event, sizeof(struct key_event)); if(event.code == KEY_ENTER) { if(event.value) { printf("APP__ key enter pressed "); }else{ printf("APP__ key enter up "); } } }
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 //不可以从数据寄存器开始映射，要配置寄存器 17 #define KEY_ENTER 28 18 19 //0、设计一个描述按键的数据的对象 20 struct key_event{ 21 int code; //按键类型：home，esc,enter 22 int value; //表状态，按下，松开 23 }; 24 25 //1、设计一个全局对象——— 描述key的信息 26 struct key_desc{ 27 unsigned int dev_major; 28 int irqno; //中断号 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 //读取按键状态 44 value = readl(key_dev->reg_base + 4) & (0x01<<2); 45 46 if(value){ 47 printk("key3 up "); 48 key_dev->event.code = KEY_ENTER; 49 key_dev->event.value = 0; 50 }else{ 51 printk("key3 down "); 52 key_dev->event.code = KEY_ENTER; 53 key_dev->event.value = 1; 54 } 55 return IRQ_HANDLED; 56 } 57 58 59 //获取中断号 60 int get_irqno_from_node(void) 61 { 62 int irqno; 63 //获取设备树中的节点 64 struct device_node *np = of_find_node_by_path("/key_int_node"); 65 if(np){ 66 printk("find node success "); 67 }else{ 68 printk("find node failed "); 69 } 70 71 //通过节点去获取中断号 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 "); 86 return -EFAULT; 87 } 88 89 //传递给用户数据后，将数据清除,否则APP每次读都是第一次的数据 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 //演示如何获取到中断号 126 int ret; 127 128 //1、设定全局设备对象并分配空间 129 key_dev = kzalloc(sizeof(struct key_desc), GFP_KERNEL); //GFP_KERNEL表正常分配内存 130 //kzalloc相比于kmalloc，不仅分配连续空间，还会将内存初始化清零 131 132 //2、动态申请设备号 133 key_dev->dev_major = register_chrdev(0, "key_drv", &key_fops); 134 135 //3、创建设备节点文件 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 -- 地址映射或中断申请 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 "); 150 return ret; 151 } 152 153 //a. 硬件如何获取数据 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与request_irq的最后一个参数一致 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、设计一个描述按键的数据的对象 13 struct key_event{ 14 int code; //按键类型：home，esc,enter 15 int value; //表状态，按下，松开 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 "); 39 }else{ 40 41 printf("APP__ key enter up "); 42 } 43 } 44 } 45 46 close(fd); 47 48 return 0; 49 }
1 ROOTFS_DIR = /home/linux/source/rootfs#根文件系统路径 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 #编译过的内核源码的路径 12 CUR_DIR = $(shell pwd) #当前路径 13 14 all: 15 make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) modules #把当前路径编成modules 16 $(CC) $(APP_NAME).c -o $(APP_NAME) 17 @#make -C 进入到内核路径 18 @#M 指定当前路径（模块位置） 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 #把当前的所有.ko文件考到根文件系统的drv_module目录 25 26 else 27 28 obj-m += $(MODULE_NAME).o #指定内核要把哪个文件编译成ko 29 30 endif
执行用户程序，按下按键可以看到信息
退出用户程序，按下按键，也会打印相应信息。
查看设备与中断节点信息：
再看下CPU情况：
可以看到key_test应用程序占了很高的CPU，什么原因呢？
在应用程序中，是通过while循环，一直read内核的信息，当有按键中断发生的时候，就会对key_event赋值，在while循环里判断，进而打印出来，这样在用户空间与内核空间一直来回切换，一直read会十分消耗CPU资源。
解决思路：当有中断发生时，才来调用read，没有数据产生，跳出进程调度，进程休眠。
接下来学习IO模型，来解决这个问题。