Linux设备驱动程序——中断处理

                Linux设备驱动程序
                            ——中断处理
一、中断概念   
    外设的处理速度一般慢于CPU；CPU不能一直等待外部事件；所以设备必须有一种方法来通知CPU它的工作进度，这种方法就是中断。-- 《国嵌》
    所谓中断是指CPU在执行程序的过程中，出现了某些突发事件急待处理，CPU必须暂停执行当前的程序，转去处理突发事件，处理完毕后CPU又返回原程序被中断的位置并继续执行。 --- 《Linux设备驱动开发详解》
    外部设备的许多工作通常是在与处理器完全不同的时间周期内完成的，并且总是要比处理器慢，这种让处理器等待外部事件的情况总是不能令人满意，所以必须提出一种方法可以让设备在产生某个事件时通知处理器，这种方法就是中断，一个“中断”仅仅是一个信号，当硬件需要获得处理器对它的关注时，就可以发送这个信号。--- 《Linux Device Drivers》。

二、申请和释放中断
    在Linux 设备驱动中，使用中断的设备需要申请和释放对应的中断，分别使用内核提供的request_irq()和free_irq()函数，其函数原型如下：
    int request_irq(unsigned int irq,             //要申请的中断号
                    irq_handler_t handler,        //中断处理函数指针
                    unsigned long irqflags,       //中断的处罚方式，上升沿，下降沿等等     
                    const char *devname,          //用来在/proc/interrupts中显示中断的拥有者           
                    void *dev_id);                //在中断共享时用？？
    void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id);
    调用request_irq的正确位置应该是在设备第一次打开、硬件被告知产生中断之前，调用free_irq的位置是最后一次关闭设备、硬件被告知不用再中断处理器之后。

三、proc接口    
    在Linux 中，查看/proc/interrupts 文件可以获得系统中中断的统计信息，在单处理器的系统中，第1列是中断号，显然缺少一些中断，这说明该文件只会显示那些已经安装了中断处理李成的中断，第2列是向CPU0产生该中断的次数，之后的是对于中断的描述。
    
四、示例    
    测试平台：mini2440,完整代码buttons_int_drv.rar
 

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

#define        DEVICE_NAME        "mini2440_buttons" //设备名称

static struct class *buttons_int_drv_class;
static struct class_device *buttons_int_drv_class_dev;


static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);    //等待队列:当没有按键被按下时，如果有进程调用buttons_int_drv_read函数，它将休眠
static volatile int ev_press = 0;                //中断事件标志, 中断服务程序将它置1，s3c24xx_buttons_read将它清0
static unsigned  char key_val;                    //保存键值

//引脚描述结构体
struct pin_desc{
    unsigned int pin;
    unsigned int key_value;
};
//管脚数组，按键赋键值，按下时是0x01,松开是0x81(最高位为1)
struct pin_desc pins_desc[6] = {
        {S3C2410_GPG0, 0x01},
        {S3C2410_GPG3, 0x02},
        {S3C2410_GPG5, 0x03},
        {S3C2410_GPG6, 0x04},
        {S3C2410_GPG7, 0x05},
        {S3C2410_GPG11,0x06},
};

//确定按键值
static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
{
    //printk("irq = %d\n",irq);
    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_value;
    }
    else
    {
        //按下
        key_val = pindesc->key_value;
    }
    ev_press = 1;
    wake_up_interruptible(&button_waitq);
    return IRQ_HANDLED;
}

static int buttons_int_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int ret;
    ret = request_irq(IRQ_EINT8, buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE,"KEY1",&pins_desc[0]);    //pins_desc[0]传递给buttons_irq
    ret = request_irq(IRQ_EINT11,buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE,"KEY2",&pins_desc[1]);
    ret = request_irq(IRQ_EINT13,buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE,"KEY3",&pins_desc[2]);
    ret = request_irq(IRQ_EINT14,buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE,"KEY4",&pins_desc[3]);
    ret = request_irq(IRQ_EINT15,buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE,"KEY5",&pins_desc[4]);
    ret = request_irq(IRQ_EINT19,buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE,"KEY6",&pins_desc[5]);
    return 0;
}

ssize_t buttons_int_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
    int ret;
    if(size != 1)            //读取单个按键
        return -EINVAL;

    wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);    //如果没有按键动作，休眠，让出CPU
    ret = copy_to_user(buf, &key_val, 1);                //返回键值
    ev_press = 0;
    return 1;
}

int buttons_int_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    free_irq(IRQ_EINT8, &pins_desc[0]);
    free_irq(IRQ_EINT11,&pins_desc[1]);
    free_irq(IRQ_EINT13,&pins_desc[2]);
    free_irq(IRQ_EINT14,&pins_desc[3]);
    free_irq(IRQ_EINT15,&pins_desc[4]);
    free_irq(IRQ_EINT19,&pins_desc[5]);

    return 0;
}
static struct file_operations buttons_int_drv_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = buttons_int_drv_open,
    .read = buttons_int_drv_read,
    .release = buttons_int_drv_close,
};

int major;
static int __init buttons_int_drv_init(void)
{
    major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &buttons_int_drv_fops);
    //if(major < 0)
    //{
    // printk(DEVICE_NAME "\t can't register major number!\n");
    //}
    buttons_int_drv_class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME);
    buttons_int_drv_class_dev = class_device_create(buttons_int_drv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, DEVICE_NAME); /* /dev/mini2440_buttons */

    printk(DEVICE_NAME"\t initialized!\n");
    return 0;
}
static void __exit buttons_int_drv_exit(void)
{
    unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);
    class_device_unregister(buttons_int_drv_class_dev);
    class_destroy(buttons_int_drv_class);
}

module_init(buttons_int_drv_init);
module_exit(buttons_int_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");