Fork me on GitHub

IMX6ULL嵌入式Linux驱动学习笔记（九）

字数统计: 6.5k字   |   阅读时长≈ 30分

IMX6ULL嵌入式Linux驱动开发学习

以下内容是我在学习正点原子IMX6ULL开发板alpha中记录的笔记，部分摘录自正点原子IMX6ULL开发手册。

一、Linux内核中断处理

1.1 裸机中断

  • 使能中断，初始化相应的寄存器。
  • 注册中断服务函数，也就是向irqTable数组（裸机例程）的指定标号处写入中断服务函数。
  • 中断发生后进入IRQ中断服务函数，在IRQ中断服务函数中，根据中断号在irqTable里面查找具体的中断处理函数，找到以后执行相应的中断处理函数。

1.2 Linux中断

  • 先知道要使用的中断对应的中断号。

  • 根据终端号申请request_irq，request_irq函数可能会导致睡眠，此函数同时会激活中断。

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    /* @param irq 中断号
     * @param handler 中断服务函数 
     * @param flags 中断标志、中断触发方式
     * @param name 中断名字
     * @param dev 使用共享中断时，唯一用来区分的标志。当多个设备共享一个中断线，共享的所有中断都必须指定此标志。
     * @return 0 中断申请成功，其他负值 中断申请失败，如果返回 -EBUSY 的话表示中断已经被申请了。
     */
    int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, 
                    unsigned long flags, const char *name, void *dev);

  • 不再使用中断时，需要释放中断free_irq。

    1
    2
    3
    4
    5
    /* @param irq 中断号
     * @param dev 如果中断设置为共享(IRQF_SHARED)的话，此参数用来区分具体的中断。
     * 			  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);

  • 在使用request_irq函数申请中断的时候需要设置中断处理函数，中断处理函数格式如下所示

    1
    irqreturn_t (*irq_handler_t) (int, void *)

    第一个参数是要中断处理函数要相应的中断号。第二个参数是一个指向 void 的指针，也就是个通用指针，需要与 request_irq 函数的 dev 参数保持一致。用于区分共享中断的不同设备，dev 也可以指向设备数据结构。中断处理函数的返回值为 irqreturn_t 类型， irqreturn_t 类型定义如下所示：

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    enum irqreturn {
     IRQ_NONE = (0 << 0),
     IRQ_HANDLED = (1 << 0),
     IRQ_WAKE_THREAD = (1 << 1),
    };

    typedef enum irqreturn irqreturn_t;

    irqreturn_t是个枚举类型，一共有三种返回值。一般中断服务函数返回值使用如下形式：

    return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED)

  • 中断使能和禁止

    enable_irq 和 disable_irq 用于使能和禁止指定的中断，irq 就是要禁止的中断号。

    1
    2
    void enable_irq(unsigned int irq);
    void disable_irq(unsigned int irq);

    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，因此需要保证不会产生新的中断，并且确保所有已经开始执行的中断处理程序已经全部退出。在这种情况下，可以使用另外一个中断禁止函数：

    1
    void disable_irq_nosync(unsigned int irq)

    disable_irq_nosync 函数调用以后立即返回，不会等待当前中断处理程序执行完毕。

    上面三个函数都是使能或者禁止某一个中断，有时候我们需要关闭当前处理器的整个中断系统，也就是在学习 STM32 的时候常说的关闭全局中断，这个时候可以使用如下两个函数：

    1
    2
    local_irq_enable();
    local_irq_disable();

    local_irq_enable 用于使能当前处理器中断系统，local_irq_disable用于禁止当前处理器中断系统。

    但是在任务中使用这两个函数会出现问题。比如假如 A 任务调用 local_irq_disable 关闭全局中断10秒，当关闭了2秒的时候 B 任务开始运行， B 任务也调用 local_irq_disable 关闭全局中断3秒， 3秒以后 B 任务调用 local_irq_enable 函数将全局中断打开了。此时才过去 2+3=5 秒的时间，然后全局中断就被打开了，此时 A 任务要关闭10秒全局中断的愿望就破灭了，然后 A 任务就“生气了”，结果很严重，可能系统都要被A任务整崩溃。为了解决这个问题， B 任务不能直接简单粗暴的通过local_irq_enable 函数来打开全局中断，而是将中断状态恢复到以前的状态，要考虑到别的任务的感受，此时就要用到下面两个函数：

    1
    2
    local_irq_save(flags);
    local_irq_restore(flags);

    这两个函数是一对， local_irq_save 函数用于禁止中断，并且将中断状态保存在 flags 中。
    local_irq_restore 用于恢复中断，将中断恢复到 flags 状态。

1.3 上半部和下半部

  • 上半部：上半部就是中断处理函数，那些处理过程比较快，不会占用很长时间的处理就可以放在上半部完成。

  • 下半部：如果中断处理过程比较耗时，那么就将这些比较耗时的代码提出来，交给下半部去执行，这样中断处理函数就会快进快出。

  • 关于代码属于上半部或下半部的参考

    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. 除了上述三点以外的其他任务，优先考虑放到下半部。

Linux对下半部的处理方式。

1.3.1 软中断

软中断必须在编译的时候静态注册（写入到内核中）！软中断不要去用。

Linux 内核使用结构体softirq_action 表示软中断，softirq_action结构体定义在文件 include/linux/interrupt.h 中，内容如下：

1
2
3
4
struct softirq_action
{
	void (*action)(struct softirq_action *);
};

在 kernel/softirq.c 文件中一共定义了 10 个软中断，如下所示：

1
static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS];

NR_SOFTIRQS 是枚举类型，定义在文件 include/linux/interrupt.h 中，定义如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
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
};

softirq_action 结构体中的 action 成员变量就是软中断的服务函数，数组 softirq_vec 是个全局数组，因此所有的 CPU(对于 SMP 系统而言)都可以访问到，每个 CPU 都有自己的触发和控制机制，并且只执行自己所触发的软中断。但是各个 CPU 所执行的软中断服务函数确是相同的，都是数组 softirq_vec 中定义的 action 函数。

  • 要使用软中断要先注册。

    1
    2
    3
    4
    5
    /* @brief 注册软中断服务函数
     * @param nr 要开启的软中断 是上面枚举中的一个。
     * @param action 软中断对应的处理函数
     */
    void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action *))

    软中断必须在编译的时候静态注册！

  • 触发软中断

    注册好软中断以后需要通过 raise_softirq 函数触发， raise_softirq 函数原型如下：

    1
    2
    3
    4
    /* @brief 触发软中断
     * @param nr 要触发的软中断
     */
    void raise_softirq(unsigned int nr)

1.3.2 tasklet

tasklet 是利用软中断来实现的另外一种下半部机制，建议使用 tasklet。

1
2
3
4
5
6
7
8
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 */
};

如果要使用 tasklet，必须先定义一个 tasklet，然后使用 tasklet_init 函数初始化 tasklet，taskled_init 函数原型如下：

1
2
3
4
5
6
/* @brief 初始化 tasklet
 * @param t 要初始化的 tasklet
 * @param func tasklet 的处理函数。
 * @param data 要传递给 func 函数的参数
 */
void tasklet_init(struct tasklet_struct *t, void (*func)(unsigned long), unsigned long data);

也 可 以 使 用 宏 DECLARE_TASKLET 来 一 次 性 完 成 tasklet 的 定 义 和 初 始 化 ，DECLARE_TASKLET 定义在 include/linux/interrupt.h 文件中，定义如下：

1
2
3
4
5
/* name 为要定义的 tasklet 名字，
 * 这个名字就是一个 tasklet_struct 类型的结构变量，
 * func 就是 tasklet 的处理函数，data 是传递给 func 函数的参数。
 */
DECLARE_TASKLET(name, func, data);

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， tasklet_schedule 函数原型如下：

1
2
/* @param t 要调度的 tasklet，也就是 DECLARE_TASKLET 宏里面的 name。*/
void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t)；

tasklet 使用顺序：

  1. 定义一个tasklet。
  2. 初始化tasklet，重点是设置对应的处理函数。
  3. 在上半部中调用tasklet_schedule函数，使 tasklet 在合适的时间运行。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
/* 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);
    ......
}

1.3.3 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。

Linux 内核使用 work_struct 结构体表示一个工作，内容如下(省略掉条件编译)：

1
2
3
4
5
struct work_struct {
    atomic_long_t data;
    struct list_head entry;
    work_func_t func; /* 工作队列处理函数 */
};

这些工作组织成工作队列，工作队列使用 workqueue_struct 结构体表示，内容如下(省略掉条件编译)：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
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[];
};

Linux 内核使用工作者线程(worker thread)来处理工作队列中的各个工作， Linux 内核使用worker 结构体表示工作者线程， worker 结构体内容如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
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;
};

每个 worker 都有一个工作队列，工作者线程处理自己工作队列中的所有工作。在实际的驱动开发中，只需要定义工作(work_struct)即可，关于工作队列和工作者线程基本不用去管。

  • 创建工作直接定一个work_struct结构体，然后使用INIT_WORK宏来初始化工作即可，INIT_WORK宏定义如下：

    1
    2
    /* _work 表示要初始化的工作， _func 是工作对应的处理函数。*/
    #define INIT_WORK(_work, _func)

    也可以使用DECLARE_WORK宏一次性完成工作的创建和初始化，宏定义如下：

    1
    2
    /* n 表示定义的工作(work_struct)， f 表示工作对应的处理函数。*/
    #define DECLARE_WORK(n, f)

  • 同tasklet一样，工作也是需要调度才能运行的，工作的调度函数为 schedule_work，函数原型如下所示：

    1
    2
    3
    4
    5
    /* @brief 调度工作
    * @param work 要调度的工作
    * @return 结果 0 成功，其他值 失败
    */
    bool schedule_work(struct work_struct *work)

工作队列使用顺序：

  1. 定义一个work。
  2. 初始化work，重点同样是是设置对应的处理函数。
  3. 在上半部中调用schedule_work函数，使 work 在合适的时间运行。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
/* 定义工作(work) */
struct work_struct testwork;

/* work 处理函数 */
void testwork_func_t(struct work_struct *work);
{
    /* 根据成员变量反推出结构体的首地址 */
    //struct demo_struct *p = container_of(work, struct demo_struct, 成员变量名);
	/* 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);
    ......
}

1.4 设备树中断节点信息

#interrupt-cells指定中断域编码中断说明符所需的单元数。对于设备来说，会使用interrupts属性来描述中断信息，而#interrupt-cells则指定了描述一个中断信息需要几个数值。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
intc: interrupt-controller@00a01000 {
 compatible = "arm,cortex-a7-gic";
 #interrupt-cells = <3>;
 interrupt-controller;
 reg = <0x00a01000 0x1000>,
 		<0x00a02000 0x100>;
};

gpio5: gpio@020ac000 {
 compatible = "fsl,imx6ul-gpio", "fsl,imx35-gpio";
 reg = <0x020ac000 0x4000>;
 interrupts = <GIC_SPI 74 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
 			 <GIC_SPI 75 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
 gpio-controller;
 #gpio-cells = <2>;
 interrupt-controller;		// 表示当前节点是中断控制器
 #interrupt-cells = <2>;
};

从gpio5的interrupts属性可以看到描述一个中断信息需要三个cell，分别是

  • 第一个 cell：中断类型， 0 表示 SPI 中断（共享中断，不是 SPI通讯的中断）， 1 表示 PPI 中断。
  • 第二个 cell：中断号，对于 SPI 中断来说中断号的范围为 0~987，对于 PPI 中断来说中断号的范围为 0~15。
  • 第三个 cell：标志， bit[3:0]表示中断触发类型，为 1 的时候表示上升沿触发，为 2 的时候表示下降沿触发，为 4 的时候表示高电平触发，为 8 的时候表示低电平触发。bit[15:8]为 PPI 中断的 CPU 掩码。

在NXP的官方6ull开发板上有一个磁力计芯片fxls8471，fxls8471的中断引脚链接到I.MX6ULL的SNVS_TAMPER0引脚上，而这个引脚可以复用为GPIO_IO0。在设备树中fxls8471的描述如下：

1
2
3
4
5
6
7
fxls8471@1e {
    compatible = "fsl,fxls8471";
    reg = <0x1e>;
    position = <0>;
    interrupt-parent = <&gpio5>;
    interrupts = <0 8>;
};
  • interrupt-parent 属性设置中断控制器，这里使用 gpio5 作为中断控制器。
  • interrupts 属性设置中断信息，因为在上面 gpio5 的节点中将 #interrupt-cells 设置为了2，所以这里的 interrupts 属性，需要使用两个 cell 来描述中断信息。

从设备树中获取中断号

1
2
3
4
5
6
/* @brief 获取中断号
 * @param dev 设备节点
 * @param index 索引号
 * @return 中断号
 */
unsigned int irq_of_parse_and_map(struct device_node *dev, int index)

如果使用 GPIO 的话，可以使用 gpio_to_irq 函数来获取 gpio 对应的中断号，函数原型如下：

1
2
3
4
5
/* @brief 获取gpio对应的中断号
 * @param gpio 要获取的GPIO编号
 * @return GPIO对应的中断号
 */
int gpio_to_irq(unsigned int gpio)

二、编写按键中断实验驱动

2.1 配置设备树

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
/dts-v1/;

#include <dt-bindings/input/input.h>
#include "imx6ull.dtsi"

/ {
	model = "Freescale i.MX6 ULL 14x14 EVK Board";
	compatible = "fsl,imx6ull-14x14-evk", "fsl,imx6ull";

	……

	/* 自己添加的节点 2020-9-17 */

	……

	key {
		compatible = "atkalpha,key";
		pinctrl-names = "default";
		pinctrl-0 = <&pinctrl_key>;
		key-gpios = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
		status = "okay";
		interrupt-parent = <&gpio1>;
		interrupts = <18 IRQ_TYPE_EDGE_BOTH>;
	};
};

……

&iomuxc {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_hog_1>;
	imx6ul-evk {
		pinctrl_hog_1: hoggrp-1 {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19		0x17059 /* SD1 CD */
				MX6UL_PAD_GPIO1_IO05__USDHC1_VSELECT	0x17059 /* SD1 VSELECT */
				MX6UL_PAD_GPIO1_IO09__GPIO1_IO09        0x17059 /* SD1 RESET */
			>;
		};

		/* 自己定义的IO复用 START */

		……

		pinctrl_key: keygrp {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_UART1_CTS_B__GPIO1_IO18	0XF080
			>;
		};

		/* 自己定义的IO复用 END */

		……
	};
};

……

2.2 按键中断驱动程序

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>


#define KEYIRQ_CNT			1
#define KEYIRQ_NAME			"keyirq"
#define KEY_NUM				1
#define KEY0_VALUE			0X01
#define INVAKEY				0XFF	/* 无效按键值 */

struct key_dev
{
	int gpio;								/* IO编号 */
	int irqNum;								/* 中断号 */
	unsigned char value;					/* 按键值 */
	char name[10];							/* 名称 */
	irqreturn_t (*handler)(int, void*);		/* 中断处理函数 */
};


/* 定义设备驱动结构体 */
struct keyirq_dev
{
	dev_t devid;						/* 设备ID */
	int major;							/* 主设备号 */
	int minor;							/* 次设备号 */
	struct cdev cdev;					/* 字符设备结构体 */
	struct class *class;				/* 设备类 */
	struct device *device;				/* 设备节点 */
	struct device_node *nd;				/* 设备树节点 */
	struct key_dev key[KEY_NUM];
	struct timer_list timer;			/* 定时器 */

	atomic_t keyValue;					/* 按键值 */
	atomic_t keyRelease;				/* 按键是否释放 */
	
};

struct keyirq_dev keyirq;		/* 定义一个keyirq设备 */

static int keyirq_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	filp->private_data = &keyirq;
	
	return 0;
}	

static int keyirq_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	struct keyirq_dev *dev = filp->private_data;
	
	return 0;
}

static ssize_t keyirq_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
	struct keyirq_dev *dev = filp->private_data;
	
	return 0;
}

static ssize_t keyirq_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
	struct keyirq_dev *dev = filp->private_data;
	int ret = 0;
	unsigned char keyValue;
	unsigned char keyRelease;

	keyValue = atomic_read(&dev->keyValue);
	keyRelease = atomic_read(&dev->keyRelease);

	if (keyRelease)
	{
		/* 一次有效按键 */
		if (keyValue & 0X80)
		{
			keyValue &= ~0X80;			// 去除标记
			ret = copy_to_user(buf, &keyValue, sizeof(keyValue));
		}
		else
		{
			goto data_err;
		}
		atomic_set(&dev->keyRelease, 0);
	} 
	else
	{
		goto data_err;
	}
	

	return ret;
data_err:
	return -EINVAL;

}

/* 操作集 */
struct file_operations keyirq_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = keyirq_open,
	.release = keyirq_release,
	.write = keyirq_write,
	.read = keyirq_read,
};

/**
 * @brief 定时器处理函数
 * @param arg 用户参数
 */
static void timer_func(unsigned long arg)
{
	struct keyirq_dev *dev = (struct keyirq_dev*)arg;
	int value = 0;

	value = gpio_get_value(dev->key[0].gpio);
	if (value == 0)
	{
		// 按键按下
		printk("KEY0 Press!\r\n");
		atomic_set(&dev->keyValue, dev->key[0].value);
	}
	else if(value == 1)
	{
		// 按键释放
		printk("KEY0 Release!\r\n");
		atomic_set(&dev->keyValue, dev->key[0].value | 0X80);		// 打上标签，标记按键按下
		atomic_set(&dev->keyRelease, 1);
	}
}

/**
 * @brief 按键中断处理函数
 * @param irq 中断号
 */
static irqreturn_t key0_handler(int irq, void *arg)
{
	struct keyirq_dev *dev = arg;

	/* 启动定时器来延时消抖 */
	dev->timer.data = (volatile unsigned long)arg;
	mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(20));
	return IRQ_HANDLED;
}

/**
 * @brief 按键初始化
 * @param dev 设备结构体
 * @return 错误类型
 */
static int keyio_init(struct keyirq_dev *dev)
{
	int ret = 0;
	int i = 0;

	/* 按键初始化 */
	dev->nd = of_find_node_by_path("/key");
	if (dev->nd == NULL)
	{
		ret = -EINVAL;
		goto fail_nd;
	}

	/* 可能有多个按键，因此需要根据实际数量来读取 */
	for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
	{
		dev->key[i].gpio = of_get_named_gpio(dev->nd, "key-gpios", i);
		if (dev->key[i].gpio < 0 )
		{
			ret = -EINVAL;
			goto fail_getGpio;
		}
	}
	
	for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
	{
		memset(dev->key[i].name, 0, sizeof(dev->key[i].name));
		sprintf(dev->key[i].name, "KEY%d", i);
		ret = gpio_request(dev->key[i].gpio, dev->key[i].name);
		if (ret < 0 )
		{
			goto fail_requestGpio;
		}
		ret = gpio_direction_input(dev->key[i].gpio);
		if (ret < 0)
		{
			goto fail_setGpioDir;
		}

		/* 获取中断号 */
		dev->key[i].irqNum = gpio_to_irq(dev->key[i].gpio);
		// dev->key[i].irqNum = irq_of_parse_and_map(dev->nd, i);

	}
	
	/* 按键中断初始化 */
	dev->key[0].handler = key0_handler;
	dev->key[0].value = KEY0_VALUE;

	for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
	{
		/* 跳变沿触发方式 */
		ret = request_irq(dev->key[i].irqNum, dev->key[i].handler, IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING, dev->key[i].name, dev);
		if (ret < 0)
		{
			printk("irq %d request failed!\r\n", dev->key[i].irqNum);
			goto fail_irq;
		}
	}

	/* 初始化定时器 */
	init_timer(&dev->timer);
	dev->timer.function = timer_func;
	return 0;

fail_irq:
fail_setGpioDir:
	for (i = i-1; i >= 0; i--)
	{
		gpio_free(dev->key[i].gpio);
	}
fail_requestGpio:
fail_getGpio:
fail_nd:
	return ret;

}


/* 入口和出口 */
static int __init keyirq_init(void)
{
	int ret = 0;
	
	/* 注册字符设备ID */
	keyirq.major = 0;
	if(keyirq.major)
	{
		/* 给定设备号 */
		keyirq.devid = MKDEV(keyirq.major, 0);
		ret = register_chrdev_region(keyirq.devid, KEYIRQ_CNT, KEYIRQ_NAME);
	}
	else
	{
		alloc_chrdev_region(&keyirq.devid, 0,KEYIRQ_CNT,KEYIRQ_NAME);
		keyirq.major = MAJOR(keyirq.devid);
		keyirq.minor = MINOR(keyirq.devid);
		printk("dev Major ID:%d\r\n",keyirq.major);
	}

	if (ret < 0)
	{
		goto fail_devid;
	}

	/* 初始化字符设备 */
	keyirq.cdev.owner = THIS_MODULE;
	cdev_init(&keyirq.cdev, &keyirq_fops);
	ret = cdev_add(&keyirq.cdev, keyirq.devid, KEYIRQ_CNT);
	if (ret < 0)
	{
		goto fail_cdev;
	}

	/* 创建设备类 */
	keyirq.class = class_create(THIS_MODULE, KEYIRQ_NAME);
	if (IS_ERR(keyirq.class))
	{
		ret = PTR_ERR(keyirq.class);
		goto fail_class;
	}

	/* 创建设备节点 */
	keyirq.device = device_create(keyirq.class, NULL, keyirq.devid, NULL, KEYIRQ_NAME);
	if (IS_ERR(keyirq.device))
	{
		ret = PTR_ERR(keyirq.device);
		goto fail_device;
	}

	/* 初始化IO */
	ret = keyio_init(&keyirq);
	if (ret < 0)
	{
		goto fail_init;
	}

	/* 初始化原子变量 */
	atomic_set(&keyirq.keyValue, INVAKEY);
	atomic_set(&keyirq.keyRelease, 0);

	return 0;

fail_init:
	device_destroy(keyirq.class, keyirq.devid);
fail_device:
	class_destroy(keyirq.class);
fail_class:
	cdev_del(&keyirq.cdev);
fail_cdev:
	unregister_chrdev_region(keyirq.devid, KEYIRQ_CNT);
fail_devid:
	return ret;
}

static void __exit keyirq_exit(void)
{
	int i = 0;
	
	for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
	{
		/* 释放中断和IO */
		free_irq(keyirq.key[i].irqNum, &keyirq);
		gpio_free(keyirq.key[i].gpio);
	}

	/* 删除定时器 */
	del_timer_sync(&keyirq.timer);

	/* 注销字符设备驱动 */
	device_destroy(keyirq.class, keyirq.devid);
	class_destroy(keyirq.class);
	cdev_del(&keyirq.cdev);
	unregister_chrdev_region(keyirq.devid,KEYIRQ_CNT);

}

/* 注册驱动和卸载驱动 */
module_init(keyirq_init);
module_exit(keyirq_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("fengyuhang");

2.3 使用下半部tasklet的按键中断驱动程序

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>


#define KEYIRQ_CNT			1
#define KEYIRQ_NAME			"keyirq"
#define KEY_NUM				1
#define KEY0_VALUE			0X01
#define INVAKEY				0XFF	/* 无效按键值 */

struct key_dev
{
	int gpio;								/* IO编号 */
	int irqNum;								/* 中断号 */
	unsigned char value;					/* 按键值 */
	char name[10];							/* 名称 */
	irqreturn_t (*handler)(int, void*);		/* 中断处理函数 */

	struct tasklet_struct tasklet;
};


/* 定义设备驱动结构体 */
struct keyirq_dev
{
	dev_t devid;						/* 设备ID */
	int major;							/* 主设备号 */
	int minor;							/* 次设备号 */
	struct cdev cdev;					/* 字符设备结构体 */
	struct class *class;				/* 设备类 */
	struct device *device;				/* 设备节点 */
	struct device_node *nd;				/* 设备树节点 */
	struct key_dev key[KEY_NUM];
	struct timer_list timer;			/* 定时器 */

	atomic_t keyValue;					/* 按键值 */
	atomic_t keyRelease;				/* 按键是否释放 */
	
};

struct keyirq_dev keyirq;		/* 定义一个keyirq设备 */

static int keyirq_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	filp->private_data = &keyirq;
	
	return 0;
}	

static int keyirq_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	struct keyirq_dev *dev = filp->private_data;
	
	return 0;
}

static ssize_t keyirq_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
	struct keyirq_dev *dev = filp->private_data;
	
	return 0;
}

static ssize_t keyirq_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
	struct keyirq_dev *dev = filp->private_data;
	int ret = 0;
	unsigned char keyValue;
	unsigned char keyRelease;

	keyValue = atomic_read(&dev->keyValue);
	keyRelease = atomic_read(&dev->keyRelease);

	if (keyRelease)
	{
		/* 一次有效按键 */
		if (keyValue & 0X80)
		{
			keyValue &= ~0X80;			// 去除标记
			ret = copy_to_user(buf, &keyValue, sizeof(keyValue));
		}
		else
		{
			goto data_err;
		}
		atomic_set(&dev->keyRelease, 0);
	} 
	else
	{
		goto data_err;
	}
	

	return ret;
data_err:
	return -EINVAL;

}

/* 操作集 */
struct file_operations keyirq_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = keyirq_open,
	.release = keyirq_release,
	.write = keyirq_write,
	.read = keyirq_read,
};

/**
 * @brief 定时器处理函数
 * @param arg 用户参数
 */
static void timer_func(unsigned long arg)
{
	struct keyirq_dev *dev = (struct keyirq_dev*)arg;
	int value = 0;

	value = gpio_get_value(dev->key[0].gpio);
	if (value == 0)
	{
		// 按键按下
		printk("KEY0 Press!\r\n");
		atomic_set(&dev->keyValue, dev->key[0].value);
	}
	else if(value == 1)
	{
		// 按键释放
		printk("KEY0 Release!\r\n");
		atomic_set(&dev->keyValue, dev->key[0].value | 0X80);		// 打上标签，标记按键按下
		atomic_set(&dev->keyRelease, 1);
	}
}

/**
 * @brief key0 tasklet 处理函数
 * @param arg 传递的参数
 */ 
static void key0_tasklet(unsigned long arg)
{
	struct keyirq_dev *dev = (struct keyirq_dev *)arg;
	
	/* 启动定时器来延时消抖 */
	dev->timer.data = (volatile unsigned long)arg;
	mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(20));
}

/**
 * @brief 按键中断处理函数
 * @param irq 中断号
 */
static irqreturn_t key0_handler(int irq, void *arg)
{
	struct keyirq_dev *dev = arg;

	tasklet_schedule(&dev->key[0].tasklet);		/* 调度对应的tasklet */
	return IRQ_HANDLED;
}

/**
 * @brief 按键初始化
 * @param dev 设备结构体
 * @return 错误类型
 */
static int keyio_init(struct keyirq_dev *dev)
{
	int ret = 0;
	int i = 0;

	/* 按键初始化 */
	dev->nd = of_find_node_by_path("/key");
	if (dev->nd == NULL)
	{
		ret = -EINVAL;
		goto fail_nd;
	}

	/* 可能有多个按键，因此需要根据实际数量来读取 */
	for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
	{
		dev->key[i].gpio = of_get_named_gpio(dev->nd, "key-gpios", i);
		if (dev->key[i].gpio < 0 )
		{
			ret = -EINVAL;
			goto fail_getGpio;
		}
	}
	
	for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
	{
		memset(dev->key[i].name, 0, sizeof(dev->key[i].name));
		sprintf(dev->key[i].name, "KEY%d", i);
		ret = gpio_request(dev->key[i].gpio, dev->key[i].name);
		if (ret < 0 )
		{
			goto fail_requestGpio;
		}
		ret = gpio_direction_input(dev->key[i].gpio);
		if (ret < 0)
		{
			goto fail_setGpioDir;
		}

		/* 获取中断号，两种方式皆可 */
		dev->key[i].irqNum = gpio_to_irq(dev->key[i].gpio);
		// dev->key[i].irqNum = irq_of_parse_and_map(dev->nd, i);

	}
	
	/* 按键中断初始化 */
	dev->key[0].handler = key0_handler;
	dev->key[0].value = KEY0_VALUE;

	for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
	{
		/* 跳变沿触发方式 */
		ret = request_irq(dev->key[i].irqNum, dev->key[i].handler, IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING, dev->key[i].name, dev);
		if (ret < 0)
		{
			printk("irq %d request failed!\r\n", dev->key[i].irqNum);
			goto fail_irq;
		}

		/* NOTE:没有根据多个按键来初始化各自的tasklet,实际中需要根据情况来编写 */
		tasklet_init(&dev->key[i].tasklet, key0_tasklet, (unsigned long)dev);
	}

	/* 初始化定时器 */
	init_timer(&dev->timer);
	dev->timer.function = timer_func;
	return 0;

fail_irq:
fail_setGpioDir:
	for (i = i-1; i >= 0; i--)
	{
		gpio_free(dev->key[i].gpio);
	}
fail_requestGpio:
fail_getGpio:
fail_nd:
	return ret;

}


/* 入口和出口 */
static int __init keyirq_init(void)
{
	int ret = 0;
	
	/* 注册字符设备ID */
	keyirq.major = 0;
	if(keyirq.major)
	{
		/* 给定设备号 */
		keyirq.devid = MKDEV(keyirq.major, 0);
		ret = register_chrdev_region(keyirq.devid, KEYIRQ_CNT, KEYIRQ_NAME);
	}
	else
	{
		alloc_chrdev_region(&keyirq.devid, 0,KEYIRQ_CNT,KEYIRQ_NAME);
		keyirq.major = MAJOR(keyirq.devid);
		keyirq.minor = MINOR(keyirq.devid);
		printk("dev Major ID:%d\r\n",keyirq.major);
	}

	if (ret < 0)
	{
		goto fail_devid;
	}

	/* 初始化字符设备 */
	keyirq.cdev.owner = THIS_MODULE;
	cdev_init(&keyirq.cdev, &keyirq_fops);
	ret = cdev_add(&keyirq.cdev, keyirq.devid, KEYIRQ_CNT);
	if (ret < 0)
	{
		goto fail_cdev;
	}

	/* 创建设备类 */
	keyirq.class = class_create(THIS_MODULE, KEYIRQ_NAME);
	if (IS_ERR(keyirq.class))
	{
		ret = PTR_ERR(keyirq.class);
		goto fail_class;
	}

	/* 创建设备节点 */
	keyirq.device = device_create(keyirq.class, NULL, keyirq.devid, NULL, KEYIRQ_NAME);
	if (IS_ERR(keyirq.device))
	{
		ret = PTR_ERR(keyirq.device);
		goto fail_device;
	}

	/* 初始化IO */
	ret = keyio_init(&keyirq);
	if (ret < 0)
	{
		goto fail_init;
	}

	/* 初始化原子变量 */
	atomic_set(&keyirq.keyValue, INVAKEY);
	atomic_set(&keyirq.keyRelease, 0);

	return 0;

fail_init:
	device_destroy(keyirq.class, keyirq.devid);
fail_device:
	class_destroy(keyirq.class);
fail_class:
	cdev_del(&keyirq.cdev);
fail_cdev:
	unregister_chrdev_region(keyirq.devid, KEYIRQ_CNT);
fail_devid:
	return ret;
}

static void __exit keyirq_exit(void)
{
	int i = 0;
	
	for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
	{
		/* 释放中断和IO */
		free_irq(keyirq.key[i].irqNum, &keyirq);
		gpio_free(keyirq.key[i].gpio);
	}

	/* 删除定时器 */
	del_timer_sync(&keyirq.timer);

	/* 注销字符设备驱动 */
	device_destroy(keyirq.class, keyirq.devid);
	class_destroy(keyirq.class);
	cdev_del(&keyirq.cdev);
	unregister_chrdev_region(keyirq.devid,KEYIRQ_CNT);

}

/* 注册驱动和卸载驱动 */
module_init(keyirq_init);
module_exit(keyirq_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("fengyuhang");

2.4 测试APP程序

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

/**
 * ./keyReadAPP /dev/keyirq
 * @param argc 应用程序参数个数
 * @param argv 保存的参数，字符串形式。
 * */
int main(int argc, char *argv[])
{
	int ret = 0;
	int fd = 0;
	char *filename;
	unsigned char data;

/*
	if (argc != 3)
	{
		printf("输入错误\r\n");
	}
*/

	filename = argv[1];

	fd = open(filename, O_RDWR);
	if(fd < 0) {
		printf("Error: Open %s fail.\r\n",filename);
		return -1;
	}

	/* 循环读取 */
	while (1)
	{
		ret = read(fd, &data, sizeof(data));
		if (ret < 0)
		{ 
			
		}
		else
		{
			printf("keyValue = %#x\r\n", data);
		}
	}
	
	
	/* 关闭 */
	ret = close(fd);
	if (ret < 0)
	{
		printf("Error: Close %s fail.\r\n", filename);
	}
	
	return 0;
}

扫一扫，分享到微信

微信分享二维码

tag:

    缺失模块。
    1、请确保node版本大于6.2
    2、在博客根目录（注意不是yilia-plus根目录）执行以下命令：
    npm i hexo-generator-json-content --save

    3、在根目录_config.yml里添加配置：

      jsonContent:
    meta: false
    pages: false
    posts:
      title: true
      date: true
      path: true
      text: false
      raw: false
      content: false
      slug: false
      updated: false
      comments: false
      link: false
      permalink: false
      excerpt: false
      categories: false
      tags: true

熟悉的技术：
C/C++、Python、嵌入式、ROS。
开源爱好者、Linux爱好者。
欢迎访问我的博客。hi✿(。◕ᴗ◕。)✿