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Linux驱动15 --- buildroot杂项驱动开发方法

news 2025/7/22 8:15:59

一、中断

1.1 介绍

中断是一个信号，是一个异常，打断正在运行的过程，转而执行中断服务函数

中断会有分类：

在 MCU 中：外部中断(EXIT)、定时器中断(TIM)、串口中断(USART)、看门狗、ADC 中断、DMA 中断等等

其中应用最多的就是串口中断和定时器中断

中断的唯一标识：中断向量

中断向量表 --- 启动文件

中断服务函数 --- 启动文件

无参无返回值

中断控制器：NVIC

中断向量，使能，抢占（占先）优先级，响应（次级）优先级

数字越小，优先级越高

1.2 Linux 下的中断

须知

Linux 是一个整个操作系统，我们可以用中断，但是接触不到控制中断

和 FreeRTOS 类似 --- 当操作系统接手板子的管理，那么操作系统会帮忙管理中断

在 Linux 中断 --- 共享中断（SPI），私有中断（PPI），软件中断（SGI）

三类中断中我们接触最多的就是共享中断 --- 其中包含了 GPIO

不同的中断号可以使用相同的中断服务函数

但是需要保证中断的触发方式是相同的

在 Linux 的中断唯一标识 --- 中断号

中断号是需要获取的

在 Linux 的中断控制器 --- GIC

在目前的编程过程中接触不到

1、SGI 软件中断

16 个，中断号：0—15。通过向 ICDSGIR 寄存器写入 SGI 中断号、CPU ID，来产生一个软件中断；通过读 ICCIAR 寄存器或者向 ICDICPR 寄存器相应的比特位写 1，可以清除中断。所有的 SGI 为边沿触发。

2、PPI 私有外设中断

每个 CPU（CPU0、CPU1）连接 5 个私有中断，中断号：27—31。ICDICFR1 为 PPIs 的优先级及触发条件控制寄存器，是只读的，因而 PPIs 的触发条件也不可更改。需要注意到的是，PL 部分的快速响应中断 FIQ(fast interrupt)信号与普通中断 IRQ(interrupt)需要被送往中断控制器中，所以即便 ICDICFR1 规定 IRQ 与 FIQ 的响应等级为 low level，但是他们的在 PS 与 PL 接口的响应等级仍是 high。

3、SPI 共享外设中断

中断号：32-95。由 PS 和 PL 上的各种 I/O 控制器和存储器控制器产生，如 GPIO、 DMA、定时器等模块的中断信号，这些中断信号会被路由到 CPU。PS 的外设产生的SPI 中断也会路由到 PL 上。

1.3 Linux 下的中断开发方式

1.设备树下的中断 --- 重点

中断的关键字：irq、interrupt

注意：当前在设备树中的触发方式选择为 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING 下降沿

IRQ_TYPE_EDGE_RISING 上升沿

在编程的时候也要选择为 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING

单独编译内核，烧录内核

GPIO 的中断（EXIT）在 MCU 是做什么的 --- 按键检测

使用中断检测的优势 --- 更加准确的检测按键的状态(消抖)

获取中断号

头文件：#incluide <linux/of_irq.h>

#include <linux/irq.h>

#include <linux/interrupt.h>

函数原型

int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsigned int num)

函数参数

dev：直接使用(*probe)的形参

num：下标，从 0 开始

函数返回值

成功返回中断号，失败返回负数

理论上中断需要使能

但是在这个板子下，使能中断会报警告

使能中断 --- 目前不用

函数原型

void enable_irq(unsigned int irq)

注册中断服务函数

函数原型

int __must_check devm_request_irq(struct device *dev, unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)

函数参数

dev：在(*probe)函数的参数 struct platform_device{struct device dev;}

irq：中断号

handler：中断服务函数的原型

irqreturn_t __irqfunc(自己名字) (*irq_handler_t)(int, void *)

函数参数

int：表示进入中断服务函数的中断号

换句话说，是产生中断的中断号

void *：是中断服务函数注册函数传入的参数，一般不用

irqflags：中断触发标志

IRQ_TYPE_EDGE_RISING 上升沿

IRQ_TYPE_EDGE_FALLING 下降沿

devname：不重复，无所谓，尽可能有意义

dev_id：传入中断服务函数的参数，一般不用，填 NULL

函数返回值

必须承接，否则报警告

注销中断服务函数

函数原型

void devm_free_irq(struct device *dev, unsigned int irq, void *dev_id)

函数参数

dev：同上

irq：中断号

dev_id：传递给中断服务函数的参数

当前发现，按键已经比较灵敏了

但是，会发现本该阻塞的 read，现在没有阻塞

失能中断 --- 目前不用

函数原型

void disable_irq(unsigned int irq)

函数参数

irq：中断号

2.一般中断开发方式 ---了解

获取中断号

函数原型

int gpio_to_irq(unsigned int gpio)

函数参数

gpio：GPIO 号

函数返回值

成功返回中断号，失败返回负数

注册中断服务函数

函数原型

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

函数参数

irq：中断号

handler：中断服务函数

flags：中断触发方式

name：无所谓，尽可能由意义

dev：传递给中断服务函数的参数

函数返回值

需要承接，否则报警告

释放终端服务函数

函数原型

void *free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)

函数参数

irq：中断号

dev_id：传递给中断服务函数的参数

二、等待队列

2.1 介绍

不用往队列的方向去考虑，用起来很简单

等待队列是内核阻塞最常用的实现方式

我们使用等待队列主要是为了让 read 函数阻塞

等待队列，是指 linux 系统中进程所组成的队列，就是需要其他事件的发生才会自己本身被唤醒的进程，也就是说这些进程本身是在等待其他某些进程为他们提供进程发生的条件。他们是属于消费者的，但是他们要消耗的东西还没有产生，这些就是处于等待状态的进程，组成了等待队列。等待队列很容易使用，尽管它的设计很是微妙，但不需要知道它的内部细节。