MX6ULL学习笔记 (七) 中断实验

前言：

本章我们就来学习一下如何在 Linux 下使用中断。在linux内核里面使用中断，不同于我们以往在别的裸机开发一样，需要进行各种寄存器的配置，中断使能之类的，而在Linux 内核中，提供了完善的中断框架，我们只需要申请中断，然后注册中断处理函数即可，使用非常方便。

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、request_irq函数：

函数原型：

int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags, const char *name, void *dev);

参数分析：

irq：要申请中断的中断号。
handler：中断处理函数，当中断发生以后就会执行此中断处理函数。
flags：中断标志，可以在文件 include/linux/interrupt.h 里面查看所有的中断标志
name：中断名字，设置以后可以在/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。
返回值：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。

顺便介绍几个常用的中断标志，如表所示：

3.free_irq 函数:

函数原型：

void free_irq(unsigned int irq, void *dev)；

函数参数和返回值含义如下：

irq：要释放的中断。
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。
返回值：无。

4.中断处理函数:

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：

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

二、了解中断初始化驱动的步骤。

1 .修改设备树

这里是基于之前按键的程序修改的，也就是在之前设备树的基础上修改就好。这里是在根节点下添加的。

key {#address-cells = <1>; #size-cells = <1>; compatible = "atkalpha-key"; pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&pinctrl_key>; key-gpio = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>; /* KEY0 */ status = "okay"; };

在上面基础上添加如下：

(1)设置 interrupt-parent 属性值，例如按键的中断，设置属性值为”gpio1”，因为 KEY0 所使用的 GPIO 为GPIO1_IO18，也就是设置 KEY0 的 GPIO 中断控制器为 gpio1。

(2）设置 interrupts 属性，也就是设置中断源。

2.编写字符型驱动框架。

(1)直接选取之前的字符设备驱动框架，在那份代码的基础上来进行修改。

3.定义按键信息结构体

(1)首先定义一个结构体，来保存有关key中断的一些信息。

/* 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 *);	/* 中断服务函数 */
};

4.编写按键中断初始化程序。
步骤如下：

①使用of_find_node_by_path函数通过环境名获取节点。
②使用of_get_named_gpio函数通过节点得到gpio的name编号。
③使用gpio_request函数通过gpio的name编号去注册gpio
④使用gpio_direction_input函数去设置gpio的方向，是输入还是输出啊。
⑤使用irq_of_parse_and_map函数从 interupts 属性中提取到对应的中断号
⑥使用request_irq函数去申请注册中断。同时指定我们的中断处理函数。

int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags, const char *name, void *dev);

⑦编写中断处理函数，函数原型：

static irqreturn_t key0_handler(int irq, void *dev_id)；

5.编写按键释放程序

①使用free_irq函数去释放中断。

三、驱动代码的编写。

1.修改设备树

key {#address-cells = <1>; #size-cells = <1>; compatible = "atkalpha-key"; pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&pinctrl_key>; key-gpio = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>; /* KEY0 */ interrupt-parent = <&gpio1>; interrupts = <18 IRQ_TYPE_EDGE_BOTH>; /* FALLING RISING */ status = "okay"; };

2.编写字符型驱动框架。

这里就直接使用之前的字符设备驱动的框架就可以了，把那些函数名，还有结构体名字之类的改一改就好，后面也会贴出完整的代码。

3.首先定义一个结构体，来保存有关key中断的一些信息。

struct irq_keydesc
{int gpio_num;                           /* gpio号 	 */  	int irq_num;							/*  中断号    */char gpio_name[10];						/* gpio名字   */unsigned char key_value;				/*按键对应键值*/irqreturn_t (*handle)(int ,void *);		/*终端服务函数  */
};

4.编写按键中断初始化程序。
步骤如下：

①使用of_find_node_by_path函数通过环境名获取节点。

	/*使用of_find_node_by_path函数通过环境名获取节点。*/dev->nd = of_find_node_by_path("/key");if(dev->nd == NULL){printk("key node not find!\r\n");return -EINVAL;}

②使用of_get_named_gpio函数通过节点得到gpio的name编号。

	/*使用of_get_named_gpio函数通过节点得到gpio的name编号。*/dev->irqkeydesc[0].gpio_num = of_get_named_gpio(dev->nd,"gpios",0);if(dev->irqkeydesc[0].gpio_num < 0){printk("can't get key0\r\n");}

③使用gpio_request函数通过gpio的name编号去注册gpio

	/*使用gpio_request函数通过gpio的name编号，以及设置中断名去注册gpio*/memset(dev->irqkeydesc[0].gpio_name,0,sizeof(dev->irqkeydesc[0].gpio_name));sprintf(dev->irqkeydesc[0].gpio_name, "KEY0");gpio_request(dev->irqkeydesc[0].gpio_num,dev->irqkeydesc[0].gpio_name);

④使用gpio_direction_input函数去设置gpio的方向，是输入还是输出啊。

	/*使用gpio_direction_input函数去设置gpio的方向，是输入还是输出啊。*/gpio_direction_input(dev->irqkeydesc[0].gpio_num);

⑤使用irq_of_parse_and_map函数从 interupts 属性中提取到对应的中断号。

	/*使用irq_of_parse_and_map函数从 interupts 属性中提取到对应的中断号*/dev->irqkeydesc[0].irq_num=irq_of_parse_and_map(dev->nd,0);printk("key0:gpio=%d, irqnum=%d\r\n", dev->irqkeydesc[0].gpio_num, dev->irqkeydesc[0].irq_num);

⑥使用request_irq函数去申请注册中断。同时指定我们的中断处理函数。

	/*使用request_irq函数去申请注册中断。同时指定我们的中断处理函数。*/dev->irqkeydesc[0].handle    = key0_handler;dev->irqkeydesc[0].key_value = KEY0_VALUE;ret = request_irq(dev->irqkeydesc[0].irq_num,dev->irqkeydesc[0].handle,IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING,dev->irqkeydesc[0].gpio_name, &imx6uirq);if(ret < 0){printk("irq %d request failed!\r\n", dev->irqkeydesc[0].irq_num);return -EFAULT;}

5.编写中断释放程序

①使用free_irq函数去释放中断。

	free_irq(imx6uirq.irqkeydesc[0].irq_num,&imx6uirq);gpio_free(imx6uirq.irqkeydesc[0].gpio_num);

6.完整驱动代码：

/**************头文件区域*********************************************************/
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/gfp.h>#include <linux/types.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/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>#include <linux/string.h>
/**********************************************************************************//************************宏定义-begin***********************************************/
#define DEVICE_CNT			1		  	/* 设备号个数 */
#define DEVICE_NAME			"imx6uirq"	/* 名字 */
#define KEY_CNT				1	        /* 按键数量*/
#define KEY0_VALUE          0X01		/*按键0对应键值*/
#define INVAKEY_VALUE       0XFF		/*无按键对应键值*/
/************************宏定义-end********************************************//************************结构体定义-begin***********************************************/struct irq_keydesc
{int gpio_num;                           /* gpio号 	 */  	int irq_num;							/*  中断号    */char gpio_name[10];						/* gpio名字   */unsigned char key_value;				/*按键对应键值*/irqreturn_t (*handle)(int ,void *);		/*终端服务函数  */
};/* imx6uirql设备信息结构体 */
struct char_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; 				/* 设备节点  */struct irq_keydesc irqkeydesc[KEY_CNT];	/*按键信息结构体数组*/struct timer_list timer;				/*timer结构体*/atomic_t keyvalue;      				/* 有效的按键键值 */atomic_t releasekey;    				/* 标记是否完成一次完成的按键，包括按下和释放 */
};
struct char_dev imx6uirq;
/************************结构体定义-end***********************************************//*----------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/************************按键中断服务函数***********************************************/
static irqreturn_t key0_handler(int irq, void *dev_id)
{struct char_dev *dev = (struct char_dev *)dev_id;dev->timer.data = (volatile long)dev_id;mod_timer(&dev->timer,jiffies + msecs_to_jiffies(10));return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);}/************************定时器中断服务函数***********************************************/
void timer_function(unsigned long arg)
{unsigned char value;struct char_dev *dev=(struct char_dev *)arg;struct irq_keydesc*keydesc;keydesc = &dev->irqkeydesc[0];value=gpio_get_value(keydesc->gpio_num);if(value == 0){atomic_set(&dev->keyvalue,keydesc->key_value);}else{atomic_set(&dev->keyvalue,0x80 | keydesc->key_value);atomic_set(&dev->releasekey, 1);	/* 标记松开按键，即完成一次完整的按键过程 */			}
}/*************按键gpio初始化函数**************************/
static int keyio_init(struct char_dev *dev)
{int ret;/*使用of_find_node_by_path函数通过环境名获取节点。*/dev->nd = of_find_node_by_path("/key");if(dev->nd == NULL){printk("key node not find!\r\n");return -EINVAL;}/*使用of_get_named_gpio函数通过节点得到gpio的name编号。*/dev->irqkeydesc[0].gpio_num = of_get_named_gpio(dev->nd,"gpios",0);if(dev->irqkeydesc[0].gpio_num < 0){printk("can't get key0\r\n");}/*使用gpio_request函数通过gpio的name编号，以及设置中断名去注册gpio*/memset(dev->irqkeydesc[0].gpio_name,0,sizeof(dev->irqkeydesc[0].gpio_name));sprintf(dev->irqkeydesc[0].gpio_name, "KEY0");gpio_request(dev->irqkeydesc[0].gpio_num,dev->irqkeydesc[0].gpio_name);/*使用gpio_direction_input函数去设置gpio的方向，是输入还是输出啊。*/gpio_direction_input(dev->irqkeydesc[0].gpio_num);/*使用irq_of_parse_and_map函数从 interupts 属性中提取到对应的中断号*/dev->irqkeydesc[0].irq_num=irq_of_parse_and_map(dev->nd,0);printk("key0:gpio=%d, irqnum=%d\r\n", dev->irqkeydesc[0].gpio_num, dev->irqkeydesc[0].irq_num);/*使用request_irq函数去申请注册中断。同时指定我们的中断处理函数。*/dev->irqkeydesc[0].handle    = key0_handler;dev->irqkeydesc[0].key_value = KEY0_VALUE;ret = request_irq(dev->irqkeydesc[0].irq_num,dev->irqkeydesc[0].handle,IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING,dev->irqkeydesc[0].gpio_name, &imx6uirq);if(ret < 0){printk("irq %d request failed!\r\n", dev->irqkeydesc[0].irq_num);return -EFAULT;}return 0;
}/*************定时器初始化函数********************************************/
void mytimer_init(struct char_dev *dev)
{init_timer(&dev->timer);dev->timer.function = timer_function;
}/*****实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体************//******************实现对应的read函数************************************/
static ssize_t imx6uirq_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{int ret = 0;unsigned char keyvalue = 0;unsigned char releasekey = 0;struct char_dev *dev = (struct char_dev *)file->private_data;keyvalue   = atomic_read(&dev->keyvalue);releasekey = atomic_read(&dev->releasekey);if(releasekey){if(keyvalue & 0x80){keyvalue &= ~0x80;ret = copy_to_user(buf, &keyvalue, sizeof(keyvalue));}else{goto data_error;}atomic_set(&dev->releasekey, 0);/* 按下标志清零 */}else{goto data_error;}return 0;
data_error:return -EINVAL;}/******************实现对应的write函数************************************/
static ssize_t imx6uirq_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{return 0;
}/******************实现对应的open函数************************************/
static int imx6uirq_drv_open (struct inode *node, struct file *file)
{file->private_data = &imx6uirq;	/* 设置私有数据 */return 0;
}/******************实现对应的close函数************************************/
static int imx6uirq_drv_close (struct inode *node, struct file *file)
{return 0;
}/********************定义自己的file_operations结构体****************************/
static struct file_operations imx6uirq_drv = {.owner	 = THIS_MODULE,.open    = imx6uirq_drv_open,.read    = imx6uirq_drv_read,.write   = imx6uirq_drv_write,.release = imx6uirq_drv_close,
};/**************************注册驱动程序******************************************/
/* 把file_operations结构体告诉内核：注册驱动程序                        */
/* 谁来注册驱动程序啊？得有一个入口函数：安装驱动程序时，就会去调用这个入口函数 */
static int __init imx6uirq_init(void)
{/* 动态注册字符设备的流程一般如下：1.调用 alloc_chrdev_region() 函数申请设备编号。2.使用 cdev_init() 函数初始化设备描述结构体。3.使用 cdev_add() 函数将设备号与设备描述结构体关联起来，注册字符设备驱动。4.使用 class_create() 函数创建一个设备类.5.使用 device_create() 函数创建一个设备*/printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);/*1 创建设备号根据是否定义了设备号，通过条件判断选择不同的创建方式。如果定义了设备号，则使用MKDEV宏将主设备号和次设备号合成为设备号，并调用register_chrdev_region()函数注册字符设备号。如果没有定义设备号，则使用alloc_chrdev_region()函数动态分配设备号，并通过MAJOR和MINOR宏获取分配得到的主设备号和次设备号。*/if (imx6uirq.major) {		/*  定义了设备号 */imx6uirq.devid = MKDEV(imx6uirq.major, 0);/*register_chrdev_region() 是 Linux 内核中用于向系统申请指定范围内的字符设备编号的函数*/register_chrdev_region(imx6uirq.devid, DEVICE_CNT, DEVICE_NAME);} else {						/* 没有定义设备号 */alloc_chrdev_region(&imx6uirq.devid, 0, DEVICE_CNT, DEVICE_NAME);	/* 申请设备号 */imx6uirq.major = MAJOR(imx6uirq.devid);	/* 获取分配号的主设备号 */imx6uirq.minor = MINOR(imx6uirq.devid);	/* 获取分配号的次设备号 */}/* 2 初始化cdev设置cdev结构体的拥有者为当前模块（THIS_MODULE），然后使用 cdev_init() 函数初始化cdev结构体。参数包括待初始化的cdev结构体和用于操作该设备的file_operations结构体（imx6uirq_drv） */imx6uirq.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&imx6uirq.cdev, &imx6uirq_drv);/* 3、添加一个cdev */cdev_add(&imx6uirq.cdev, imx6uirq.devid, DEVICE_CNT);/*4 创建设备类使用 class_create() 函数创建一个设备类，设备类用于在/sys/class目录下创建子目录，以组织同一类设备的相关信息。该函数的参数包括所属的模块（THIS_MODULE）和设备类的名称（imx6uirq_NAME）。如果创建失败，IS_ERR() 函数将返回true，表示出错，此时使用 PTR_ERR() 函数返回错误码。 */imx6uirq.class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME);if (IS_ERR(imx6uirq.class)) {return PTR_ERR(imx6uirq.class);}/*5 创建设备使用 device_create() 函数创建一个设备，并在/dev目录下创建相应的设备节点。参数包括设备所属的类（imx6uirq.class）、父设备（NULL，如果没有父设备）、设备号（imx6uirq.devid）、设备私有数据（NULL，一般为设备驱动程序提供一个指针）和设备名称（imx6uirq_NAME）。如果创建失败，IS_ERR() 函数将返回true，表示出错，此时使用 PTR_ERR() 函数返回错误码。 */imx6uirq.device = device_create(imx6uirq.class, NULL, imx6uirq.devid, NULL, DEVICE_NAME);if (IS_ERR(imx6uirq.device)) {return PTR_ERR(imx6uirq.device);}atomic_set(&imx6uirq.keyvalue, 0XFF);atomic_set(&imx6uirq.releasekey, 0);keyio_init(&imx6uirq);mytimer_init(&imx6uirq);printk("imx6uirq init!\r\n");return 0;
}/************有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，就会去调用这个出口函数****************/
static void __exit imx6uirq_exit(void)
{del_timer_sync(&imx6uirq.timer);free_irq(imx6uirq.irqkeydesc[0].irq_num,&imx6uirq);gpio_free(imx6uirq.irqkeydesc[0].gpio_num);/*在模块卸载时，使用 cdev_del() 函数注销字符设备驱动，并使用 unregister_chrdev_region() 函数释放设备号资源。*//* 注销字符设备驱动 */cdev_del(&imx6uirq.cdev);/*  删除cdev */unregister_chrdev_region(imx6uirq.devid, DEVICE_CNT); /* 注销设备号 */device_destroy(imx6uirq.class, imx6uirq.devid);// 销毁设备，删除相应的设备节点class_destroy(imx6uirq.class);// 销毁设备类，释放相关资源printk("imx6uirq_drv exit!\r\n");
}/*****************其他完善：提供设备信息**********************/
module_init(imx6uirq_init);
module_exit(imx6uirq_exit);MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("oudafa");
MODULE_LICENSE("GPL");

四、应用程序的编写.

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include "linux/ioctl.h"
/** @description		: main主程序* @param - argc 	: argv数组元素个数* @param - argv 	: 具体参数* @return 			: 0 成功;其他 失败*/
int main(int argc, char *argv[])
{int fd;int ret = 0;char *filename;unsigned char data;if (argc != 2) {printf("Error Usage!\r\n");return -1;}filename = argv[1];fd = open(filename, O_RDWR);if (fd < 0) {printf("Can't open file %s\r\n", filename);return -1;}while (1) {ret = read(fd, &data, sizeof(data));if (ret < 0) {  /* 数据读取错误或者无效 */} else {		/* 数据读取正确 */if (data)	/* 读取到数据 */printf("key value = %#X\r\n", data);}}close(fd);return ret;
}