别人的经验，我们的阶梯！大家好，我是刀哥，今天给大家讲解的技术知识点是：【Linux注册与处理中断】。前面两篇文章介绍了在应用层如何调用驱动函数控制GPIO，以及在驱动中如何向应用层发送信号。如果有这样的需求：应用程序需要监控某个硬件GPIO端口的电平状态，当有变化时，应用程序会采取相应的动作。这个需求可以用之前介绍过的知识来完成。例如：在驱动程序中不断读取GPIO端口的状态，一旦发生变化，就通过信号将新的电平状态发送给应用层。这种方法称为：轮询。轮询方式的缺点很明显：轮询间隔应该是多少毫秒（或微秒），才比较合适？轮询太慢：信号可能丢失；轮询太快：CPU资源被消耗！因此，在实际产品中，还是采用中断触发的方式比较实用！本文所有的描述和测试都是在x86平台上完成的；Linux中断的知识点整理了中断的分类。处理中断的方式在不断变化。下面几张图是我之前学习的时候画的思维导图。这些图片清楚地描述了Linux操作系统中有关中断的一些基本概念。这张图结构比较清晰，基本概括了Linux系统中的中断分类。另外，在很多关于中断的书籍中，大多都是从基础的PIC（ProgrammableInterruptController）开始的。如果你想对中断相关的内容有一个非常具体、专业、深入的理解，有一篇文章《Interrupt in Linux.pdf》讲的非常好（我没看懂文章后半部分）。文末有下载链接，感兴趣的朋友可以学习一下。中断号和中断向量在这张图中，只要记住中断号和中断向量的关系即可：中断号与中断控制器（PIC/APIC）有关；中断向量与CPU有关，用于查找中断处理函数的入口地址；中断服务程序ISR中断服务程序是如何处理每个中断的。如果你了解Linux中断的相关内容，你一定会看到这样的描述：中断处理分为前半部分和后半部分。上半年不能消耗太多时间，主要处理与硬件相关的重要工作；其他不重要的工作在下半年完成。从上图可以看出，有几种机制可以选择完成后半部分的工作，每种方式针对的是不同的需求场景。在每一个下半部机制中，Linux都设计了非常方便的接口函数。对于我们开发人员来说，使用这些下半部分的机制很简单，只需要调用几个函数。例如：如果使用工作队列来实现后半部分的工作，只需要2步：1.定义处理函数staticstructwork_structmywork;staticvoidmywork_handler(structwork_struct*work){printk("Thisismyword_handler...\n");}2.在中断处理函数中，注册注册函数NIT_WORK(&mywork,mywork_handler);schedule_work(&mywork);下图是各“下半部”处理机制的一些特点。注：新版本更新了部分机制。丢弃它，了解它。中断处理的注册和注销API所谓的中断注册就是告诉操作系统：我对哪个中断感兴趣，请在这些中断发生时通知我。通知的方式是调用预先注册的回调函数。驱动程序可以通过函数request_irq()向操作系统注册，并激活指定的中断线：intrequest_irq(unsignedintirq,irq_handler_thandler,unsignedlongflags,constchar*devname,void*dev_id);参数说明：irq：请求的硬件中断号；handler：中断处理函数。一旦中断发生，这个函数就会被调用；flags：中断属性，例如：IRQF_DISABLED、IRQF_TIMER、IRQF_SHARED；devname：中断驱动的名称，见/proc/interrupts文件中对应的内容；dev_id：中断程序的唯一标识，例如：在共享中断中，可以用来区分不同的中断处理程序；驱动程序通过函数free_irq()向操作系统注册一个中断处理程序：voidfree_irq(unsignedintirq,void*dev_id);参数说明：irq：硬件中断号；dev_id：中断程序的唯一标识；实操：捕获键盘中断示例代码有了上面的知识铺垫，下面是实操，实现的功能是：捕获键盘中断，在中断处理函数中，打印出按键的扫描码，如果ESC键被按下，打印出指定的信息。和往常一样，运行目录位于：tmp/linux-4.15/drivers目录。$mkdirmy_driver_interrupt$touchdriver_interrupt.cfilecontent:#include#include#include//interruptnumberstaticintirq;//drivernamestaticchar*devname;//Usedtoreceivetheparameterspassedinwhenloadingthedrivermodulemodule_param(irq,int,0644);module_param(devname,charp,0644);//DefinetheIDofthedriver,usedtodeterminewhetheritisneededintheinterruptprocessingfunction处理#defineMY_DEV_ID1211//驱动程序数据结构structmyirq{intdevid;};//保存驱动程序的所有信息structmyirqmydev={MY_DEV_ID};//键盘相关的IO端口#defineKBD_DATA_REG0x60#defineKBD_STATUS_REG0x64#defineKBD_SCANCODE_MASK0x7f#defineKBD_STATUS_MASK0x80//中断处理函数staticirqreturn_tmyirq_handler(intirq,void*dev){structmyirqmydev;unsignedcharkey_code;mydev=*(structmyirq*)dev;//Checkthedeviceid,onlywhenitisequal,itneedstobeprocessedif(MY_DEV_ID==mydev.devid){//ReadthekeyboardScancodekey_code=inb(KBD_DATA_REG);/*Ifyouletgohere,alotofinformationwillbeprintedouteverytimeyoupressthekeyprintk("key_code:%x%s\n",key_code&KBD_SCANCODE_MASK,key_code&KBD_STATUS_MASK?"released":"pressed");*///judgment:whetheritisanESCkeyif(key_code==0x01){printk("EXCkeyispressed!\n");}}returnIRQ_HANDLED;}//驱动模块初始化函数staticint__initmyirq_init(void){printk("myirq_initiscalled.\n");//注册中断处理函数if(request_irq(irq,myirq_handler,IRQF_SHARED,devname,&mydev)!=0){printk("registerirq[%d]handlerfailed.\n",irq);return-1;}printk("registerirq[%d]handlersuccess.\n",irq);return0;}//驱动模块退出函数staticvoid__exitmyirq_exit(void){printk("myirq_exitiscalled.\n");//注销中断处理程序free_irq(irq,&mydev);}MODULE_LICENSE("GPL");module_init(myirq_init);module_exit(myirq_exit);上面的代码，有两个小知识点在给驱动传递参数的示例代码中，调用request_irq时，需要指定中断号和驱动的名称。这两个参数是加载驱动模块时从命令行传入的。在驱动程序中，可以通过下面两行代码实现参数的接收：module_param(irq,int,0644);module_param(devname,charp,0644);module_param是一个宏定义，定义在include/linux/moduleparam.h文件中，具体定义如下：#definemodule_param(name,type,perm)module_param_named(name,name,type,perm);name：存放参数的变量名；type：类型变量的；perm：访问该参数的权限，表示该参数对应的文件节点在sysfs文件系统中的属性；IO地址：IO口和IO内存这是读取IO外设的两种不同方式。IO口的编址方式有两种：统一编址和独立编址。在统一编译时，会留出一部分主存单元所在的地址空间，专门用来将IO外设寄存器的地址映射到这部分所列的地址空间。统一寻址的好处是：读取IO外设时，就像读取普通内存地址空间中的数据一样。独立寻址IO外设的地址空间和主存单元的地址空间是两个独立的地址空间。这时的IO地址一般称为：IO口。我们在读写IO外设时，可以从这些“IO口”进行读写。不同的外设分配不同的IO端口号。CPU提供了一系列读写IO口的函数，例如：//读写一个字节unsignedinb(unsignedport);voidoutb(unsignedcharbyte,unsignedport);//读写一个字unsignedinw(unsignedport);voidoutw(unsignedshortword,unsignedport);编译验证编译驱动模块：$make输出文件：driver_interrupt.ko因为我们捕获键盘中断（中断号：1），加载驱动模块前先看中断驱动头/proc/interrupts：you可以把demsg的输出清理一下：dmesg-c执行如下命令加载驱动模块（传2个参数）：insmoddriver_interrupt.koirq=1devname=myirq再次执行命令head/proc/interrupts查看驱动：在中断号1的右侧，您看到我们的驱动程序了吗：my_irq？再看dmesg的输出信息：1号中断的处理函数已经注册成功！这时候按几次键盘左上角的ESC键，然后查看dmesg输出的信息：以上是最简单的中断注册和对应的中断处理函数！在实际项目中，如果要将中断信息通知给应用层，可以通过发送上一篇介绍的信号来实现，也可以通过其他回调机制实现。在下一篇文章中，我们将扩展这个示例代码，看看中断处理中的每个“下半部分”机制应该如何编程。本文转载自微信公众号“IOT物联网小镇”，可通过以下二维码关注。转载本文请联系物联小镇公众号。
