linux驱动学习--中断

linux驱动–基于platform和设备树下的按键中断

一、linux中断管理

  首先先看一下几个概念

  • 中断号：每个中断都有一个中断号，中断控制器根据中断号区分不同的中断(中断号由MCU厂商规定)
  • 中断服务函数：发生中断时执行的函数
  • 中断向量：中断号和中断服务函数的地址一一对应起来的一个记录，发生中断时根据中断号查找中断服务函数
  • 中断向量表：多个中断向量组成的一张表，一款CPU可以支持多个中断，这些中断向量组成了中断向量表

  在发生中断时，进入中断向量表，根据中断号查找对应的中断服务函数地址，进而去执行中断服务函数，执行完成后继续中断前的任务。
  在一般的MCU中，中断号，中断服务函数名，中断向量表一般都是固定的，都在启动文件中定义，例如STM32，但是在linux中，中断服务函数名和中断向量表不是固定的，可以自定义中断服务函数名，所以就需要实现中断号和中断服务函数的绑定，进而构造出中断向量表，在linux中使用request_irq() 函数来实现这一需求，该函数可以用来实现中断号与中断服务函数的绑定，设置中断触发方式等功能，函数原型如下： 

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

参数： 
- irq：中断号
- handler：中断服务函数
- flags：中断标志
- name：中断名
- dev：设备结构体  

返回值：
- 0：申请成功
- -EBUSY：已经被申请了
- 其他负数：申请失败

  irg为需要申请中断的中断号，可以通过查找芯片手册的中断表来查看，当然该值一般都在设备树节点中体现了，可以直接使用相关的API函数来获取，比如platform_get_irq函数，该函数从设备树节点中获取interrupts属性的值，该值即为中断号。
  handler为中断服务函数，也就是发生中断后执行的函数，该参数是一个函数指针，类型为irq_handler_t，原型如下，第一个参数是中断号，第二个参数是个通用指针,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。

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irqreturn_t (*irq_handler_t) (int, void *)

  flags为中断标志，可以设置中断的触发方式，可选的值如下所示，这些标志可以通过 “|” 来组合。

标志 描述
IRQF_SHARED 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。
IRQF_ONESHOT 单次中断,中断执行一次就结束
IRQF_TRIGGER_NONE 无触发
IRQF_TRIGGER_RISING 上升沿触发
IRQF_TRIGGER_FALLING 下降沿触发
IRQF_TRIGGER_HIGH 高电平触发
IRQF_TRIGGER_LOW 低电平触发

  name为中断名，指定申请的中断的名称，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。
  中断申请成功后如果不再使用了需要注销掉这个中断，使用free_irq() 函数，该函数会解除中断号和中断服务函数之间的绑定关系，并且会禁止掉该中断，原型如下，参数irg表示需要注销中断的中断号，dev用来区分共享中断的设备。

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void free_irq(unsigned int irq,void *dev)

参数：
- irq:中断号 
- 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  

返回值：无

二、其他API函数

1.获取中断号
  在申请中断的时候需要使用到中断号，可以直接查找芯片手册上的中断描述，但是这样太麻烦了，现在都将所有的设备信息写到了设备树上了，所以可以直接去设备树节点上找，比如通过irq_of_parse_and_map() 函数，该函数从指定的节点中获取interrupts属性的值，该值描述了中断号，这个函数适合于使用了设备树的驱动，函数原型如下。 

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unsigned int irq_of_parse_and_map(struct device_node *dev,int index)

  然后还有一个函数是 platform_get_irq() ，该函数也是从设备树节点中获取 interrupts 属性的值，不同的是这个函数需要基于 platform总线 使用，在编写platform_driver结构体的时候，有个probe成员，该成员指向一个函数，该函数的参数就是匹配到的设备树节点，platform的驱动和设备匹配成功后，就会向probe函数传递一个匹配到的设备树节点，我们可以直接使用这个参数，而 不用手动的获取某个节点信息 ，函数原型如下。 

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

  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，gpio即为要获取中断的 GPIO 编号。

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int gpio_to_irq(unsigned int gpio)

  设备树中关于中断的描述如下所示。 

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key {
	#address-cells = <1>;
	#size-cells = <1>;
	compatible = "atkalpha-key";            //兼容性属性
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_key>;
	key-gpio = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>; /* KEY0 */
	interrupt-parent = <&gpio1>;            //该属性描述了父中断控制器
	interrupts = <18 IRQ_TYPE_EDGE_BOTH>;   //该属性描述了中断号
	status = "okay";
};

  综上所述，获取中断号的方法有以下几种。

方法 适用情况
芯片手册 不太建议
irq_of_parse_and_map 基于设备树
platform_get_irq 基于设备树和platform总线
gpio_to_irq 基于GPIO

2.中断使能与禁能 

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void enable_irq(unsigned int irq)
void disable_irq(unsigned int irq)

  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。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,因此使用者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。

三、示例：基于platform下的按键中断

设备树节点：
20250109150727
设备树主要设备父中断控制器(interrupt-parent)和中断号(interrupts)，这里的18其实不是中断号，是GPIO1_IO18中的18,因为按键接在了GPIO1上，所以中断号由父中断控制器管理，根据IO编号来选择对应的中断号，例如这里的按键接在了GPIO1_IO18，GPIO1的中断号有两个，0~15共用一个中断号，16~31共用一个中断号，则IO18的中断号就是16~31对应的中断号。
驱动代码链接：key_interuptDriver.c
加载步骤：

  • 编译驱动文件，并复制到开发板中
  • depmod , modprobe key_interuptDriver

实验现象：
按下按键时，会打印Thr INT is Triged