一. Linux 中断 API 函数
1.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，有的资料也把中断号叫做中
断线。在 Linux 内核中使用一个 int 变量表示中断号。
2.申请中断 - request_irq
函数原型：
int request_irq(unsigned int irq,
irq_handler_t handler,
unsigned long flags,
const char *name,
void *dev)功能：
①.request_irq 函数用于申请中断，此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；
②.request_irq 函数会激活（使能）中断；
③.申请中断成功返回（0），申请失败返回（其他负值），如果返回（-EBUSY）则表示中断已经被申请了。
参数：
irq：要申请中断的中断号；
handler：中断处理函数；
name：中断名字，设置后可在 /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；
flags：中断标志，常用的中断标志有以下：
3.释放中断 - free_irq
函数原型：
void free_irq(unsigned int irq,void *dev)功能：
释放中断，若中断不是共享的，那么 free_irq 会删除中断处理函数并且禁止中断，若中断是共享的（IRQF_SHARED），那么共享中断在被释放掉最后的中断处理函数的时候才会被禁止掉。
参数：
irq：要释放的中断;
dev：如果中断设置为共享（IRQF_SHARED），此参数用来区分具体的中断;
4.设置中断处理函数 - irqreturn_t (*irq_handler_t)(int,void*)
函数原型：
irqreturn_t (*irq_handler_t)(int,void*)功能：
设置中断处理函数；
一般中断处理函数返回值为 return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED)
参数：
int：传入中断号；
void：用于区分共享中断的不同设备，也可以指向设备数据结构;
5.中断使能与禁止函数
函数原型：
/* 使能中断 */
void enable_irq(unsigned int irq);
/* 禁止中断（等待当前正在执行的中断函数执行完才返回） */
void disable_irq(unsigned int irq);
/* 禁止中断（立刻返回，不会等待当前中断处理函数执行完毕） */
void disable_irq_nosync(unsigned int irq);功能：
使能和禁止指定的中断；
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；
参数：
irq：要禁止的中断号
函数原型：
/* 使能当前处理器中断系统 */
local_irq_enable();
/* 禁止当前处理器中断系统 */
local_disbale();
/* 禁止中断，并且将中断状态保存在 flags 中 */
local_irq_save(flags);
/* 恢复中断，将中断恢复到 flags 状态 */
local_irq_restore(flags);
二.上半部与下半部
1.上半部与下半部的说明
中断处理函数完成的要尽可能快点执行完毕，如果中断处理函数内处理过程比较耗时，那么就将这些比较耗时的代码提出来，交给下半部去执行；将耗时短的代码（例如响应中断，清除中断标志位）可以放在上半部完成。
这样做的目的是为了实现中断处理函数的快进快出，那些对时间敏感、执行速度快的操作可以放到中断处理函数中，也就是上半部。剩下的所有工作都可以放到下半部去执行，比如在上半部将数据拷贝到内存中，关于数据的具体处理就可以放到下半部去执行。
建议的参考：
①.如果要处理的内容不希望被其他中断打断，那么可以放到上半部。
②.如果要处理的任务对时间敏感，可以放到上半部。
③.如果要处理的任务与硬件有关，可以放到上半部。
④.除了上述 3 点，其他任务优先考虑放到下半部。
2.软中断
可用 软中断 和 tasklet 来实现下半部。
在 Linux 内核中使用结构体 softirq_action 表示软中断
struct softirq_action
{
void (*action)(struct softirq_action *);
};一共有 10 个软中断，如下所示
static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS];
/* NR_SOFTIRQS 是枚举类型 */
enum
{
HI_SOFTIRQ=0, /* 高优先级软中断 */
TIMER_SOFTIRQ, /* 定时器软中断 */
NET_TX_SOFTIRQ, /* 网络数据发送软中断 */
NET_RX_SOFTIRQ, /* 网络数据接收软中断 */
BLOCK_SOFTIRQ,
BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ,
TASKLET_SOFTIRQ, /* tasklet 软中断 */
SCHED_SOFTIRQ, /* 调度软中断 */
HRTIMER_SOFTIRQ, /* 高精度定时器软中断 */
RCU_SOFTIRQ, /* RCU 软中断 */
NR_SOFTIRQS
};（1）.注册软中断处理函数 - open_softirq
函数原型：
void open_softirq(int nr,void (*action)(struct softirq_action *);功能：
注册对应的软中断处理函数；
软中断必须在编译的时候静态注册！Linux 内核使用 softirq_init 函数初始化软中断
参数：
nr：要开启的软中断，在 HI_SOFTIRQ ~ RCU_SOFTIRQ 里面选一个；
action：软中断对应的处理函数；
3.tasklet
（1）.tasklet 结构体
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，相当于中断处理函数 */
unsigned long data; /* 函数 func 的参数 */
};（2）.初始化 tasklet - tasklet_init
函数原型：
void tasklet_init(struct tasklet_struct *t,
void (*func)(unsigned long),
unsigned long data);功能：
初始化tasklet
参数：
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
也可使用宏 DECLARE_TASKLET 来一次性完成 tasklet 的定义和初始化
/*
* @param - name :要定义的tasklet名字,即tasklet_struct 变量
* @param func :tasklet的处理函数
* @param - data :传递给 func 函数的参数
*/
DECLARE_TASKLET(name,func,data);（3）.使 tasklet 在合适的时间运行 - tasklet_schedule
函数原型：
void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t);功能：
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
参数：
t：要调度的 tasklet ， 也就是 DECLARE_TAKLET 宏里面的 name
（4）.tasklet 的使用示例
/* 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);
......
}4.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。
（1）.工作结构体
struct work_struct
{
atomic_long_t data;
struct list_head entry;
work_func_t func; /* 工作队列处理函数 */
};（2）.工作队列结构体
struct workqueue_struct
{
struct list_head pwqs;
struct list_head list;
struct mutex mutex;
int work_color;
int flush_color;
atomic_t nr_pwqs_to_flush;
struct wq_flusher *first_flusher;
struct list_head flusher_queue;
struct list_head flusher_overflow;
struct list_head maydays;
struct worker *rescuer;
int nr_drainers;
int saved_max_active;
struct workqueue_attrs *unbound_attrs;
struct pool_workqueue *dfl_pwq;
char name[WQ_NAME_LEN];
struct rcu_head rcu;
unsigned int flags ____cacheline_aligned;
struct pool_workqueue __percpu *cpu_pwqs;
struct pool_workqueue __rcu *numa_pwq_tbl[];
};（3）.工作者线程结构体
struct worker
{
union
{
struct list_head entry;
struct hlist_node hentry;
};
struct work_struct *current_work;
work_func_t current_func;
struct pool_workqueue *current_pwq;
bool desc_valid;
struct list_head scheduled;
struct task_struct *task;
struct worker_pool *pool;
struct list_head node;
unsigned long last_active;
unsigned int flags;
int id;
char desc[WORKER_DESC_LEN];
struct workqueue_struct *rescue_wq;
};（4）.初始化工作 - INIT_WORK / DECLARE_WORK
宏原型：
/*
* @param - _work:要初始化的工作，传入 work_struct 结构体
* @param _func :工作对应的处理函数
*/
#define INIT_WORK(_work,_func)
/*
* @param - n :定义的工作（work_struct）
* @param - f :工作对应的处理函数
*/
#define DECLARE_WORK(n,f)
（5）.工作调度函数 - schedule_work
函数原型：
bool schedule_work(struct work_struct *work)功能：
开启工作的调度
成功时返回（0），失败时返回（其他值）
参数：
work:要调度的工作
（6）.工作队列的使用示例
/* 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);
......
}三.获取中断号
编写驱动的时候需要用到中断号，中断信息已经写到了设备树里面，我们可以通过 irq_of_parse_and_map 函数从 interrupts 属性中提取到对应的设备号。
1. irq_of_parse_and_map
函数原型：
unsigned int irq_of_parse_and_map(struct device_node *dev,int index)功能：
获取中断号；
返回值为（中断号）
参数：
dev ：设备结点
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
2. gpio_to_irq
若使用 GPIO 的话，可以使用 gpio_to_irq 函数来获取 gpio 对应中断号
函数原型：
int gpio_to_irq(unsigned int gpio)功能：
获取 gpio 对应的中断号；
返回（ GPIO 对应的中断号）
参数：
gpio：要获取的 gpio 的编号
四.GPIO按键中断实验代码编写
1.设备树
（1）.流程图
（2）.设备树代码
2.驱动代码
（1）.流程图
（2）.代码
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#define IMX6UIRQ_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define IMX6UIRQ_NAME "imx6uirq" /* 设备名字 */
#define KEY0VALUE 0X01 /* KEY0按键值 */
#define INVAKEY 0XFF /* 无效的按键值 */
#define KEY_NUM 1 /* 按键数量 */
/* 中断 IO 描述结构体 */
struct irq_keydesc
{
int gpio; /* gpio */
int irqnum; /* 中断号 */
unsigned char value; /* 按键对应的键值 */
char name[10]; /* 名字 */
irqreturn_t (*handler)(int,void *); /* 指向中断服务函数的函数指针 */
};
/* imx6uirq 设备结构体 */
struct imx6uirq_dev
{
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
struct device_node *nd; /* 设备结点 */
atomic_t keyvalue; /* 有效的按键值 */
atomic_t releasekey; /* 标记是否完成一次完整的按键动作 */
struct timer_list timer; /* 定义一个定时器 */
struct irq_keydesc irqkeydesc[KEY_NUM]; /* 按键中断信息描述数组 */
unsigned char curkeynum; /* 当前的按键号 */
};
/* irq 设备 */
struct imx6uirq_dev imx6uirq;
/**
* @description: KEY0 按键中断服务函数，开启定时器，延时 10 ms，定时器用于按键消抖
* @param - irq : 中断号
* @param - dev_id : 设备结构
* @return : 中断执行结果
*/
static irqreturn_t key0_handler(int irq,void *dev_id)
{
struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)dev_id;
/* 表示按键中断触发（双边沿触发） （因为按键平时为上拉状态） */
dev->curkeynum = 0;
dev->timer.data = (volatile long)dev_id;
/* 2.让定时器回调函数 10 ms 后触发 */
mod_timer(&dev->timer,jiffies + msecs_to_jiffies(10));
return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}
/**
* @description: 定时器服务函数，用于按键消抖，定时器到了以后再次读取按键值，
* 如果按键还是处于按下的状态就表示按键动作有效
* @param - arg : 设备结构体变量
* @return : 无
*/
void timer_function(unsigned long arg)
{
unsigned char value;
unsigned char num;
struct irq_keydesc *keydesc;
struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)arg;
/* 获取上一刻的按键状态 */
num = dev->curkeynum;
keydesc = &dev->irqkeydesc[num];
/* 读取当前 gpio 的状态 */
value = gpio_get_value(keydesc->gpio);
/* 若此刻 gpio 的状态为低电平 ， 则消抖后确认按键确实是按下了 （因为这个定时器服务函数是在按键中断之后触发的） */
if(0 == value)
{
atomic_set(&dev->keyvalue,keydesc->value);
}
/* 若此刻 gpio 的状态为高电平 ， 则消抖后确认按键确实是松开了 （因为这个定时器服务函数是在按键中断之后触发的） */
else
{
atomic_set(&dev->keyvalue, 0x80 | keydesc->value); //最高为置 1
atomic_set(&dev->releasekey, 1); //标记松开按键
}
}
/**
* @description: 按键 IO 初始化
* @param : 无
* @return : 成功返回（0），返回其他则为失败
*/
static int keyio_init(void)
{
unsigned char i = 0;
int ret = 0;
/* 1.获取设备结点 */
imx6uirq.nd = of_find_node_by_path("/key");
if(NULL == imx6uirq.nd)
{
printk("key node not find!\r\n");
return -EINVAL;
}
/* 2.获取 KEY 的 GPIO 编号 */
for(i = 0;i < KEY_NUM;i++)
{
imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio = of_get_named_gpio(imx6uirq.nd,"key-gpio",i);
/* 若获取 gpio 编号失败 */
if(imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio < 0)
{
printk("can not get key%d\r\n",i);
}
}
for(i = 0;i < KEY_NUM;i++)
{
memset(imx6uirq.irqkeydesc[i].name,0,sizeof(imx6uirq.irqkeydesc[i].name));
sprintf(imx6uirq.irqkeydesc[i].name,"KEY%d",i);
/* 3.申请 GPIO */
gpio_request(imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio,imx6uirq.irqkeydesc[i].name);
/* 4.设置 IO 为输入 */
gpio_direction_input(imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio);
/* 5.获取 GPIO 的中断号 */
imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum = irq_of_parse_and_map(imx6uirq.nd,i);
#if 0
/* 若使用 GPIO 的话，可以使用 gpio_to_irq 函数来获取 gpio 对应中断号 */
imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum = gpio_to_irq(imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio);
#endif
printk("key : %d ; gpio = %d , irqnum = %d\r\n",i,imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio,imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum);
}
/* 6.申请中断 */
imx6uirq.irqkeydesc[0].handler = key0_handler;
imx6uirq.irqkeydesc[0].value = KEY0VALUE;
for(i = 0;i < KEY_NUM;i++)
{
ret = request_irq(imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum,
imx6uirq.irqkeydesc[i].handler,
IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,
imx6uirq.irqkeydesc[i].name,
&imx6uirq);
}
/* 7.创建定时器 */
init_timer(&imx6uirq.timer);
imx6uirq.timer.function = timer_function;
return 0;
}
/**
* @description: 打开设备
* @param - inode : 传递给驱动的 inode
* @param - filp : 设备文件
* @return : 0 为成功 ， 其他为失败
*/
static int imx6uirq_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
/* 设置私有数据 */
filp->private_data = &imx6uirq;
return 0;
}
/**
* @description: 从设备读取数据
* @param - filp : 文件描述符
* @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区
* @param - cnt : 要读取的字节数
* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移量
* @return : 成功读取的字节数，如果为负值，则表示失败
*/
static ssize_t imx6uirq_read(struct file *filp,char __user *buf,size_t cnt,loff_t *offt)
{
int ret = 0;
unsigned char keyvalue = 0;
unsigned char releasekey = 0;
struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)filp->private_data;
/* 读取消抖后的键值 */
keyvalue = atomic_read(&dev->keyvalue);
releasekey = atomic_read(&dev->releasekey);
/* 如果有按键按下 */
if(releasekey)
{
if(keyvalue & 0x80)
{
keyvalue &= ~0x80; //将 keyvalue 最高为清零
ret = copy_to_user(buf,&keyvalue,sizeof(keyvalue));
}
else
{
goto data_error;
}
/* 清除按下标志 */
atomic_set(&dev->releasekey,0);
}
else
{
goto data_error;
}
return 0;
data_error:
return -EINVAL;
}
/* 设备操作函数 */
static struct file_operations imx6uirq_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = imx6uirq_open,
.read = imx6uirq_read,
};
/**
* @description: 驱动入口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static int __init imx6uirq_init(void)
{
/* 1.创建设备号 */
if(imx6uirq.major) //若定义了设备号
{
imx6uirq.devid = MKDEV(imx6uirq.major,0);
register_chrdev_region(imx6uirq.devid,IMX6UIRQ_CNT,IMX6UIRQ_NAME);
}
else //若没有定义设备号
{
alloc_chrdev_region(&imx6uirq.devid,0,IMX6UIRQ_CNT,IMX6UIRQ_NAME);
imx6uirq.major = MAJOR(imx6uirq.devid);
imx6uirq.minor = MINOR(imx6uirq.devid);
}
/* 2.初始化cdev */
cdev_init(&imx6uirq.cdev,&imx6uirq_fops);
/* 3,添加一个cdev */
cdev_add(&imx6uirq.cdev,imx6uirq.devid,IMX6UIRQ_CNT);
/* 4.创建类 */
imx6uirq.class = class_create(THIS_MODULE,IMX6UIRQ_NAME);
if(IS_ERR(imx6uirq.class))
{
return PTR_ERR(imx6uirq.class);
}
/* 5.创建设备 */
imx6uirq.device = device_create(imx6uirq.class,NULL,imx6uirq.devid,NULL,IMX6UIRQ_NAME);
if(IS_ERR(imx6uirq.device))
{
return PTR_ERR(imx6uirq.device);
}
/* 6.初始化按键 */
atomic_set(&imx6uirq.keyvalue,INVAKEY);
atomic_set(&imx6uirq.releasekey,0);
keyio_init();
return 0;
}
/**
* @description: 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit imx6uirq_exit(void)
{
unsigned int i = 0;
/* 1.删除定时器 */
del_timer_sync(&imx6uirq.timer);
/* 2.释放 中断 与 GPIO */
for(i = 0;i < KEY_NUM;i++)
{
free_irq(imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum,&imx6uirq);
gpio_free(imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio);
}
/* 3. 注销字符设备驱动 */
cdev_del(&imx6uirq.cdev);
unregister_chrdev_region(imx6uirq.devid,IMX6UIRQ_CNT);
device_destroy(imx6uirq.class,imx6uirq.devid);
class_destroy(imx6uirq.class);
}
module_init(imx6uirq_init);
module_exit(imx6uirq_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("kaneki");
Makefile:
KERNELDIR := /home/linux/IMX6ULL/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
CURRENT_PATH :=$(shell pwd)
obj-m := imx6uirq.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean可在 /proc/interrupts 文件下查看对应的中断有没有被注册
