在上一节中，我们讲解了如何自动创建设备节点，实现一个查询方式的按键驱动。测试的时候，大家都看到了，使用查询式的方法，占用CPU的利用率高达99%，那么有没有好的办法来取代这惨不忍睹的方法呢？答案当然是有的。
上一节文章链接：http://blog.csdn.net/xiaoxiaopengbo/article/details/78779974
这一节里，我们使用中断的方法来实现按键驱动。
问：内核的中断体系是怎么样的？
答：ARM架构linux内核中，有5种常见的异常，其中中断异常是其一，Linux内核将所有中断统一编号，使用一个irq_desc结构体来描述这些中断，里面记录了中断名称、中断状态、中断标记、并提供了中断的底层硬件访问函数（如：清除、屏蔽、使能中断），提供了这个中断的处理函数入口，通过它还可以调用用户注册的的中断处理函数。
问：irq_desc结构体有哪些重要的成员？
/**
* struct irq_desc - interrupt descriptor
* @irq: interrupt number for this descriptor
* @handle_irq: highlevel irq-events handler [if NULL, __do_IRQ()]
* @chip: low level interrupt hardware access
* @action: the irq action chain
* @status: status information
* @irq_count: stats field to detect stalled irqs
* @name: flow handler name for /proc/interrupts output
*/
struct irq_desc {
unsigned int irq;
......
irq_flow_handler_t handle_irq;
struct irq_chip *chip;
......
struct irqaction *action; /* IRQ action list */
unsigned int status; /* IRQ status */
......
unsigned int irq_count; /* For detecting broken IRQs */
......
const char *name;
} ____cacheline_internodealigned_in_smp;
关于irq_desc结构体的具体描述，请参考《嵌入式Linux应用完全开发手册》的第20章的20.2.1节，即416页开始的描述。关于linux中断体系的详细讲解，我就不多说了，大家参考韦老师的视频教程:
"第12课第4.1节.字符设备驱动程序之中断方式的按键驱动_Linux异常处理结构"
"第12课第4.2节.字符设备驱动程序之中断方式的按键驱动_Linux中断处理结构"
这二个视频，已经讲解的非常到位，如果还不理解的，大家可以参考韦老师的书的第20章内容。建议大家结合linux源码和书一起看，这样对你深入linux中断体系就不远了。
问：既然linux内核的中断体系已经 那么完善了，那么驱动工程师还需要做什么？
答：驱动工程师需要调用request_irq向内核注册中断，其原型为：
request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags, const char * devname, void * dev_id)
第一个参数irq：中断号，在irqs.h中定义，与架构相关；
第二个参数handler: 用户中断处理函数；
第三个参数flags：中断标记；
第四个参数devname：中断名字；可以通过cat proc/interrupts查看；
第五个参数dev_id: 在free_irq中有用，也用作区分中断处理函数；
问：request_irq函数有什么作用？
答：
1）、irq_desc[irq]结构体中的action链表中已经链入了用户注册的中断处理函数。
2）、中断触发方式已经被设置好。
3）、中断已经被使能。
问：如何卸载中断处理函数？
答：中断是一种很稀缺的资源，当不再使用一个设备时，应该释放它占据的中断。驱动工程师通过free_irq函数来实现，其原型为：
void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)
第一个参数irq：中断号，与request_irq中的irq一致，用于定位action链表；
第二个参数dev_id：用于在action链表中找到要卸载的表项；同一个中断的不同中断处理函数必须使用不同的dev_id来区分，这就要求在注册共享中断时参数dev_id必须唯一。
问：free_irq有什么作用？
答： 1）、根据中断号irq、dev_id从action链表中找到表项，将它移除。
2）、如果它是唯一的表项，还要调用IRQ_DESC[IRQ].CHIP->SHUTDOWN或者IRQ_DESC[IRQ].CHIP->DISABLE来关闭中断。
前面说了那么多中断，暂且放下中断，来谈谈linux是如何睡觉的吧，睡觉？linux也会睡觉？没错，只不过在术语上不叫睡觉，人家那叫休眠。
问：linux内核如何进行休眠？
答：使用wait_event函数，其扩展型常用的函数为wait_event_interruptible(wq, condition)，即可被中断打断的休眠。
wq是一个等待队列，condition是条件，如果condition = 0，则将会进行休眠，直到condition = 1，并且有唤醒函数唤醒它。
问：linux内核如果唤醒进程？
答：使用wait_up函数，其扩展型常用的函数为wake_up_interruptible(wq)，wq与wait_event_interruptible的wq是一致的。
问：能直接使用wait_event_interruptible和wake_up_interruptible函数吗？
答：不能，必须先事先使用static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(wq)定义并初始化一个等待队列头，并设置condition条件变量。
详细请参考驱动源码：
#include <linux/delay.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h> //class_create
#include <mach/regs-gpio.h> //S3C2410_GPF1
//#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <mach/hardware.h>
//#include <asm/hardware.h>
#include <linux/interrupt.h> //wait_event_interruptible
/* 定义并初始化等待队列头 */
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);
static struct class *thirddrv_class;
static struct device *thirddrv_device;
static struct pin_desc{
unsigned int pin;
unsigned int key_val;
};
static struct pin_desc pins_desc[4] = {
{S3C2410_GPF1,0x01},
{S3C2410_GPF4,0x02},
{S3C2410_GPF2,0x03},
{S3C2410_GPF0,0x04},
};
static int ev_press = 0;
/* 键值: 按下时, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 */
/* 键值: 松开时, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84 */
static unsigned char key_val;
int major;
/* 用户中断处理函数 */
static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
{
struct pin_desc *pindesc = (struct pin_desc *)dev_id;
unsigned int pinval;
pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);
if(pinval)
{
/* 松开 */
key_val = 0x80 | (pindesc->key_val);
}
else
{
/* 按下 */
key_val = pindesc->key_val;
}
ev_press = 1; /* 表示中断已经发生 */
wake_up_interruptible(&button_waitq); /* 唤醒休眠的进程 */
return IRQ_HANDLED;
}
static int third_drv_open(struct inode * inode, struct file * filp)
{
/* K1 ---- EINT1,K2 ---- EINT4,K3 ---- EINT2,K4 ---- EINT0
* 配置GPF1、GPF4、GPF2、GPF0为相应的外部中断引脚
* IRQT_BOTHEDGE应该改为IRQ_TYPE_EDGE_BOTH
*/
request_irq(IRQ_EINT1, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K1",&pins_desc[0]);
request_irq(IRQ_EINT4, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K2",&pins_desc[1]);
request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K3",&pins_desc[2]);
request_irq(IRQ_EINT0, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K4",&pins_desc[3]);
return 0;
}
static ssize_t third_drv_read(struct file *file, char __user *user, size_t size,loff_t *ppos)
{
if (size != 1)
return -EINVAL;
/* 当没有按键按下时，休眠。
* 即ev_press = 0;
* 当有按键按下时，发生中断，在中断处理函数会唤醒
* 即ev_press = 1;
* 唤醒后，接着继续将数据通过copy_to_user函数传递给应用程序
*/
wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
copy_to_user(user, &key_val, 1);
/* 将ev_press清零 */
ev_press = 0;
return 1;
}
static int third_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
free_irq(IRQ_EINT1,&pins_desc[0]);
free_irq(IRQ_EINT4,&pins_desc[1]);
free_irq(IRQ_EINT2,&pins_desc[2]);
free_irq(IRQ_EINT0,&pins_desc[3]);
return 0;
}
/* File operations struct for character device */
static const struct file_operations third_drv_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = third_drv_open,
.read = third_drv_read,
.release = third_drv_close,
};
/* 驱动入口函数 */
static int third_drv_init(void)
{
/* 主设备号设置为0表示由系统自动分配主设备号 */
major = register_chrdev(0, "third_drv", &third_drv_fops);
/* 创建thirddrv类 */
thirddrv_class = class_create(THIS_MODULE, "thirddrv");
/* 在thirddrv类下创建buttons设备，供应用程序打开设备*/
thirddrv_device = device_create(thirddrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons");
return 0;
}
/* 驱动出口函数 */
static void third_drv_exit(void)
{
unregister_chrdev(major, "third_drv");
device_unregister(thirddrv_device); //卸载类下的设备
class_destroy(thirddrv_class); //卸载类
}
module_init(third_drv_init); //用于修饰入口函数
module_exit(third_drv_exit); //用于修饰出口函数
MODULE_AUTHOR("LWJ");
MODULE_DESCRIPTION("Just for Demon");
MODULE_LICENSE("GPL"); //遵循GPL协议
应用测试程序
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
/* third_test
*/
int main(int argc ,char *argv[])
{
int fd;
unsigned char key_val;
fd = open("/dev/buttons",O_RDWR);
if (fd < 0)
{
printf("open error\n");
}
while(1)
{
read(fd,&key_val,1);
printf("key_val = 0x%x\n",key_val);
}
return 0;
}
测试步骤1
[WJ2440]# ls Qt etc mnt second_drv.ko udisk TQLedtest first_drv.ko opt second_test usr app_test first_test proc sys var bin home root third_drv.ko web dev lib sbin third_test driver_test linuxrc sddisk tmp [WJ2440]# ls /dev/buttons -l ls: /dev/buttons: No such file or directory [WJ2440]# insmod third_drv.ko [WJ2440]# lsmod third_drv 3016 0 - Live 0xbf003000 [WJ2440]# ls /dev/buttons -l crw-rw---- 1 root root 252, 0 Jan 2 02:12 /dev/buttons [WJ2440]# ./third_test key_val = 0x1 key_val = 0x81 key_val = 0x2 key_val = 0x82 key_val = 0x3 key_val = 0x83 key_val = 0x4 key_val = 0x84 key_val = 0x2 key_val = 0x2 key_val = 0x82 key_val = 0x1 key_val = 0x81 key_val = 0x2 key_val = 0x82 key_val = 0x2 key_val = 0x82 key_val = 0x4 key_val = 0x4 key_val = 0x4 key_val = 0x84测试步骤2
[WJ2440]# ./third_test &
[WJ2440]# top
Mem: 10912K used, 49252K free, 0K shrd, 0K buff, 8104K cached
CPU: 0.0% usr 0.7% sys 0.0% nic 99.0% idle 0.0% io 0.1% irq 0.0% sirq
Load average: 0.00 0.05 0.03 1/23 627
PID PPID USER STAT VSZ %MEM CPU %CPU COMMAND
627 589 root R 2092 3.4 0 0.7 top
589 1 root S 2092 3.4 0 0.0 -/bin/sh
1 0 root S 2088 3.4 0 0.0 init
590 1 root S 2088 3.4 0 0.0 /usr/sbin/telnetd -l /bin/login
587 1 root S 1508 2.5 0 0.0 EmbedSky_wdg
626 589 root S 1428 2.3 0 0.0 ./third_test
573 2 root SW< 0 0.0 0 0.0 [rpciod/0]
5 2 root SW< 0 0.0 0 0.0 [khelper]
329 2 root SW< 0 0.0 0 0.0 [nfsiod]
2 0 root SW< 0 0.0 0 0.0 [kthreadd]
3 2 root SW< 0 0.0 0 0.0 [ksoftirqd/0]
4 2 root SW< 0 0.0 0 0.0 [events/0]
11 2 root SW< 0 0.0 0 0.0 [async/mgr]
237 2 root SW< 0 0.0 0 0.0 [kblockd/0]
247 2 root SW< 0 0.0 0 0.0 [khubd]
254 2 root SW< 0 0.0 0 0.0 [kmmcd]
278 2 root SW 0 0.0 0 0.0 [pdflush]
279 2 root SW 0 0.0 0 0.0 [pdflush]
280 2 root SW< 0 0.0 0 0.0 [kswapd0]
325 2 root SW< 0 0.0 0 0.0 [aio/0]可发现，按键没有被按下时，third_test进程是处于睡眠状态的，并且几乎不占用CPU的利用率。
测试步骤3（如何卸载驱动）：
[WJ2440]# lsmod third_drv 3016 2 - Live 0xbf003000 [WJ2440]# rmmod third_drv rmmod: remove 'third_drv': Resource temporarily unavailable [WJ2440]# kill -9 626 [1]+ Killed ./third_test [WJ2440]# rmmod third_drv rmmod: module 'third_drv' not found [WJ2440]# lsmod [WJ2440]#
转载自：http://blog.csdn.net/lwj103862095/article/details/17511867