linux 中断管理(四)

前言:

前面介绍了linux异常处理体系结构、linux中断管理一、linux中断管理二、linux中断管理三、接下来写一篇使用中断的例子。在2440这块开发板里面有四个按键，将四个按键注册为中断方式，然后在应用层上面将四个按键的值读取出来，并且打印出来。

一、中断注册和释放函数

1、中断注册函数

int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler,unsigned long irqflags, const char devname, void dev_id)
参数介绍:

• irq: 中断号，也就是要注册哪个中断
• handler: 中断处理函数
• irqflags: 中断触发方式，高电平触发、低电平触发、上升沿触发等触发方式
• devname: 中断名称
• dev_id:传递给中断服务函数的参数

2、中断释放函数

void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)
参数介绍:

• irq: 中断号，也就是要释放哪个中断
• dev_id: 和注册时的dev_id同一个参数。不过释放时的作用是找到相应的action节点释放掉相应的action节点，在【中断管理(二)】里有介绍

二、2440原理图

1、2440引脚对应的GPIO口

从原理图来看，四个按键对应的是EINT0、EINT2、EINT9、EINT11 的GPIO口

三、驱动模块代码

#include <linux/device.h> 
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <linux/cdev.h>

/* 申请一个等待队列节点 */
DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD (button_waitq);
/* 事件触发标志 */
int ev_press;


/* 用一个结构体来描述一个按键，抽象的或许不是很好 */
struct but_irq_desc{
    /* 中断名称 */
    char *button_nane;
    /* 按键的状态,1松开,0按下 */
    unsigned char key_state;
    /* 按键所接的GPIO口 */
    unsigned long pin;
    /* 按键的中断号 */
    unsigned int irq;   
};


struct but_irq_desc but_irq_descs[4]={
    {
        .button_nane="button1",
        .key_state = 1,
        .pin = S3C2410_GPF0,
        .irq=IRQ_EINT0,
    },
    {
        .button_nane="button2",
        .key_state = 1,
        .pin = S3C2410_GPF2,
        .irq=IRQ_EINT2,
    },
    {
        .button_nane="button3",
        .key_state = 1,
        .pin = S3C2410_GPG3,
        .irq=IRQ_EINT11,
    },
    {
        .button_nane="button4",
        .key_state = 1,
        .pin = S3C2410_GPG11,
        .irq=IRQ_EINT19,
    },
};

static struct cdev *button_cdev;
static struct class *button_class;


struct file_operations *button_fops;

/* 中断处理函数 */
static irqreturn_t button_irq(int irq, void * dev_id)
{
    /* 获取这个按键的结构体 */
    struct but_irq_desc *btndesc = (struct but_irq_desc *)dev_id;
    unsigned int pinval;
    /* 读取按键的电平 */
    pinval = s3c2410_gpio_getpin(btndesc->pin);
    /* 如果是高电平*/
    if(pinval){
        /* 按键松开 */
        btndesc->key_state = 1;
    }else{
        btndesc->key_state = 0;
        /* 按键按下 */
    }
    /* 唤醒该等待队列节点里的进程 */
    wake_up_interruptible(&button_waitq);
    /* 将标志置1 */
    ev_press = 1;
    return IRQ_HANDLED;
}

int button_open (struct inode * inode, struct file *file){
    int i;
    /* 注册驱动,中断为上升沿和下降沿触发 */
    for(i=0; i<4; i++){
        request_irq(but_irq_descs[i].irq, button_irq,
            IRQF_TRIGGER_RISING| IRQF_TRIGGER_FALLING,\
            but_irq_descs[i].button_nane,(void*)(&but_irq_descs[i]));
    }
    return 0;
}
int button_release (struct inode *inode, struct file * file){
    int i;
    /* 释放中断 */
    for(i=0; i<4; i++){
        free_irq(but_irq_descs[i].irq,(void*)(&but_irq_descs[i]));
    }
    return 0;
}

/* 驱动读函数 */
ssize_t button_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t * offset){
    unsigned char key_val[4];
    if(size!=4){
        return -EINVAL;
    }
    /* 等待按键按下，如果按键按下，则这个进程会被唤醒(以后有时间系一章等待队列的源码分析) */
    /* 如果ev_press等于1的时候则这个进程不会被挂起，等于0的时候这个进程才会被挂起 */
    wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
    key_val[0] = but_irq_descs[0].key_state;
    key_val[1] = but_irq_descs[1].key_state;
    key_val[2] = but_irq_descs[2].key_state;
    key_val[3] = but_irq_descs[3].key_state;
    /* 将四个按键值返回给应用层 */
    copy_to_user(buf, key_val, 4);
    /* 将标志置0将进程挂起，等待下一次唤醒 */
    ev_press = 0;
    return 4;
}


static dev_t dev_id;

/* 模块入口函数 */
static int __init my_button_init(void){
    

    /* 分配一个file_operations 结构体 */
    button_fops = kmalloc(sizeof(struct file_operations), GFP_KERNEL);
    /* 初始化接口函数 */
    button_fops->open = button_open;
    button_fops->release = button_release;
    button_fops->read = button_read;
    
    /* 动态分配一个设备号 */
    alloc_chrdev_region(&dev_id, 0, 1, "my_button");
    /* 分配一个cdev结构体 */
    button_cdev = cdev_alloc();
    /* 将cdev结构体和 fops结构体绑定*/
    cdev_init(button_cdev, button_fops);
    /* 将驱动注册到内核中 */
    cdev_add(button_cdev, dev_id,1);
    /* 创建一个class */
    button_class = class_create(THIS_MODULE, "my_button");
    /* 根据class内容创建一个设备节点 my_button*/
    class_device_create(button_class, NULL, dev_id, NULL,"my_button");
    return 0;
}



/* 模块出口函数 */
static void __exit my_button_exit(void){
    
    /* 销毁设别节点 */
    class_device_destroy(button_class, dev_id);
    /* 销毁设备节点 */
    class_destroy(button_class);
    /* 释放cdev结构体空间 */
    cdev_del(button_cdev);
    /* 注销设备号 */
    unregister_chrdev_region(dev_id,1);
    /* 释放fops空间 */
    kfree(button_fops);
    
}

/* 声明模块入口 */
module_init(my_button_init);
/* 声明模块出口 */
module_exit(my_button_exit);
/* 遵循GPL协议 */
MODULE_LICENSE("GPL");

四 驱动模块makefile

KERN_DIR = ~/linux/kernel_source/linux-2.6.22.6

all:
    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules

clean:
    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
    -rm -rf modules.order

obj-m   += button_int.o

五、应用层代码

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv){
    int fd;
    char data[4]={0};
    /*打开设备节点*/
    fd = open("/dev/my_button",O_RDONLY);
    if(fd<0){
        printf("open my_button failed\r\n ");
        exit(1);
    }
    while(1){
        /* 读按键值 */
        if(read(fd,data,4)<0){
            exit(1);
        }else{
            /* 打印按键值 */
            printf("btn0 = %d, btn1 = %d, btn2 = %d, btn3 = %d\r\n",\
            data[0],data[1],data[2],data[3]);
        }
    }
    return 0;
}

六、实验

1、编译

1.使用make命令编译内核模块
2.使用arm-linux-gcc交叉编译器编译应用程序
3.将编译好内核模块和应用程序放到开发板的根文件系统里
4.使用insmod xxx.ko命令插入内核模块
5.运行应用层序测试

2、实验现象

app的read函数是一个阻塞函数，当有按键按下时这个进程会被唤醒，返回四个按键的值。对应的按键按下时值是0，松开时值是1，如下图: