嵌入式Linux驱动开发(九)Linux中断
1. Linux中断简介
1)中断号
linux内核中使用一个int变量表示中断号。
2)申请中断:
该函数可以自动激活中断,但是可能引起睡眠,所以需要小心使用。
int request_irq(unsigned int irq, //要申请中断的中断号irq_handler_t handler, //中断处理函数unsigned long flags, //中断标志-共享,触发方式等const char *name, //中断名void *dev) //flags设置为共享时,用dev区分中断,一般是设备结构体
3)释放中断:
该函数可以自动释放中断。如果是非共享的,删除中断处理函数后还会禁止中断。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。
void free_irq(unsigned int irq, void *dev)
4)中断处理函数:
该函数可以自动释放中断。如果是非共享的,删除中断处理函数后还会禁止中断。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。
irqreturn_t (*irq_handler_t) (int, void *)
//para1:要处理的中断号
//para2:一个通用指针,与dev参数保持一致,用于区分中断设备。
//返回值irqreturn_t是个枚举类
5)中断使能与禁止函数:
//使能或禁止某一个中断
void enable_irq(unsigned int irq) //使能
void disable_irq(unsigned int irq) //禁止,等到当前正在执行的中断处理函数完毕才返回
void disable_irq_nosync(unsigned int irq) //禁止,不等待当前正在执行的中断处理函数完毕,立即返回//使能/关闭全局中断(使能/关闭处理器整个中断系统)
local_irq_enable()
local_irq_disable()
//不同任务之间调用上述两个函数可能导致程序崩溃,以下函数可以保存中断状态并恢复
local_irq_save(flags)
local_irq_restore(flags)
2. Linux中断的上半部和下半部
目的:实现中断处理函数的快进快出。
上半部:中断处理函数。将处理较快,占用时间短的操作放到上半部。
下半部:将比较耗时的工作放到下半部执行。
上半部和下半部的划分完全看驱动开发者意愿,以下是一些参考划分依据:
①如果要处理的内容不希望被其它中断打断,放到上半部。
②如果要处理的任务对时间敏感,上半部。
③如果要处理的任务与硬件有关,上半部。
④其它,下半部。
3. Linux中断的上半部和下半部处理方式
上半部处理方式:直接写中断处理函数。
下半部处理方式:软中断,tasklet,工作队列。建议使用tasklet。
1)软中断:
linux内核使用softirq_action结构体表示软中断。软中断一共有10个,每个CPU处理自己触发的软中断,但是软中断服务函数都是相同的。
①注册软中断处理函数:
void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action *))
/*
nr:要开启的软中断,可以去看interrupt.h中定义的NR_SOFTIRQS枚举类。
action:软中断对应处理函数。
*/
②触发软中断:
void raise_softirq(unsigned int nr
③初始化软中断:软中断必须在编译的时候静态注册。
可以看到会默认打开tasklet和高优先级软中断。
void __init softirq_init(void) {int cpu;for_each_possible_cpu(cpu) {per_cpu(tasklet_vec, cpu).tail =&per_cpu(tasklet_vec, cpu).head;per_cpu(tasklet_hi_vec, cpu).tail =&per_cpu(tasklet_hi_vec, cpu).head;}open_softirq(TASKLET_SOFTIRQ, tasklet_action);open_softirq(HI_SOFTIRQ, tasklet_hi_action);
}
2)tasklet:
linux内核使用tasklet_struct结构体表示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 */
};
①定义一个tasklet然后在驱动入口函数中初始化。
void tasklet_init(struct tasklet_struct *t, void (*func)(unsigned long), unsigned long data);
/*
t:要初始化的tasklet
func:tasklet处理函数
data:func的参数
*/
//也可以用宏定义实现一样的效果
DECLARE_TASKLET(name, func, data)
②上半部调用tasklet:
void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t)
3)工作队列:
工作队列在进程上下文执行,将要推后的工作交给一个内核线程执行,工作队列允许睡眠或重新调度。Linux内核使用work_struct结构体表示一个工作,使用workqueue_struct结构体表示工作队列。
Linux内核使用工作者线程(worker thread)处理工作队列中的各工作。用worker结构体表示工作者线程。
①实际开发中只需要自己定义work_struct也就是一个工作。然后初始化工作。
#define INIT_WORK(_work, _func)
//或者用这个宏直接创建+初始化工作
#define DECLARE_WORK(n, f)
②调度工作:
bool schedule_work(struct work_struct *work)
工作的使用方式其实和tasklet差不多。
4. 设备树中断信息节点
dtsi中的中断控制器节点:
intc: interrupt-controller@00a01000 {compatible = "arm,cortex-a7-gic"; //在内核源码中搜索即可找到GIC驱动文件#interrupt-cells = <3>; //GIC下设备的cells有3个,分别表示中断类型,中断号,触发类型/PPI中断掩码。GPIO做中断控制器时,cells=2。interrupt-controller; //表明这是一个中断控制器节点reg = <0x00a01000 0x1000>, <0x00a02000 0x100>;
7 };
以一个具体外设的中断配置来看,打开dts:fxls8471磁力计芯片,其中断引脚连接到IMX6ULL的SNVS_TAMPER0,这个引脚可以复用为GPIO5_IO00。所以这里可以使用gpio作为中断控制器。
fxls8471@1e {compatible = "fsl,fxls8471";reg = <0x1e>;position = <0>;interrupt-parent = <&gpio5>; //设置gpio5为中断控制器interrupts = <0 8>; //0表示gpio5,8表示低电平触发,只有两个,因为gpio做gic时cells=2
};
获取中断号:
//从interrupts 属性中提取对应中断号
unsigned int irq_of_parse_and_map(struct device_node *dev, int index)
/*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。
return:中断号*///如果使用gpio,可以用以下函数获取gpio对应中断号
int gpio_to_irq(unsigned int gpio)
/*
gpio:要获取的gpio编号
return:gpio对应中断号
*/
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