Linux设备驱动编程中的中断与定时器处理

所谓中断是指CPU在执行过程中，出现某些突发时间急待处理，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。

中断分为（根据中断源来分）：  内部中断（软件中断指令，溢出，除法错误等）【例如操作系统从用户态切换到内核态需借助CPU内部的软件中断】。

外部中断（中断源来自CPU外部，由外设提出请求）。

中断分为（根据是否可屏蔽）：  可屏蔽中断   不可屏蔽中断

  中断分为 （根据中断入口跳转方法的不同): 向量中断：采用向量中断的CPU通常为不同的中断分配不同的中断号，不同中断号的中断有不同的入口地址。

非向量中断：多个中断共享一个地址。 （由软件判断中断标志来识别具体是哪个中断）。

非向量中断服务程序典型结构：

irq_handler()

{

...

int int_src=read_int_status();        //读硬件的中断相关寄存器

switch(int_src)                       //判断中断源

{

case DEV_A:

dev_a_handler（）；

break;

                            case DEV_B:

dev_b_handler（）；

break;

...

default:

break;

}

...

}

Linux内核中断

第一部分获取中断(开启硬件中断)
一、中断的申请注销:
1）中断的申请

int request_irq(unsigned int irq,irq_handler_t handler,unsigned long irqflags,const char *devname,void *dev_id);
2)中断的注销

void free_irq(unsigned int irq,void *dev_id)

3）中断处理函数

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

参数：irq:表示中断号，这个参数还保留由于历史遗留问题，往后可能越来越没用了。由于第二个参数信息更强大
dev__id:就是request_irq()中void *dev_id参数。
二、中断申请函数参数

  int request_irq(unsigned int irq,irq_handler_t handler,unsigned long irqflags,const char *devname,void *dev_id)

 1）参数:
   irq:是要申请的硬件中断号。
handler:是向系统注册的中断处理函数，是一个回调函数，中断发生时，系统调用这个函数，dev_id参数将被传递给它。
    irqflags:是中断处理的属性，
       a)若设置了IRQF_DISABLED，则表示中断处理程序是快速处理程序，快速处理程序被调用时屏蔽所有中断，慢速处理程序不屏蔽；
       b)若设置了    IRQF_SHARED，则表示多个设备共享中断;//在另一篇文章会提到
       c)若设置了IRQF_SAMPLE_RANDOM，表示对系统熵有贡献，对系统获取随机数有好处。
           Tip：（flag是可以通过或的方式同时使用的）
   devname:设置中断名称，通常是设备驱动程序的名称  在cat /proc/interrupts中可以看到此名称。
   dev_id：在中断共享时会用到，一般设置为这个设备的设备结构体或者不使用时为NULL。因为在共享中断中同一个中断线(或可以说同一个中断号)可 能挂载好几个设备，当使用void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)时，根据irq和dev_id可以找到中断线为irq上的标识为dev_id的某个具体设备。dev_id也经常在不是共享中断中的驱动 传递数据

   2）返回值：
   a)request_irq()返回0表示成功;
   b)返回-EINVAL表示无效的参数，如果返回这个值，应该看看传递给request_irq()的参数是否正确；
   c)返回-EBUSY表示中断已经被占用且不能共享；
   d)返回ENOMEM表示内存不足。嵌入式系统由于内存资源有限，经常会发生这样的错误。

   3)扩展---unsigned long irqflags值
   在include\linux\interrupt.h中

/*  * These correspond to the IORESOURCE_IRQ_* defines in  * linux/ioport.h to select the interrupt line behaviour.  When  * requesting an interrupt without specifying a IRQF_TRIGGER, the  * setting should be assumed to be "as already configured", which  * may be as per machine or firmware initialisation.  */ #define IRQF_TRIGGER_NONE    0x00000000 #define IRQF_TRIGGER_RISING    0x00000001 #define IRQF_TRIGGER_FALLING    0x00000002 #define IRQF_TRIGGER_HIGH    0x00000004 #define IRQF_TRIGGER_LOW    0x00000008 #define IRQF_TRIGGER_MASK    (IRQF_TRIGGER_HIGH | IRQF_TRIGGER_LOW | \                  IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING) #define IRQF_TRIGGER_PROBE    0x00000010 /*  * These flags used only by the kernel as part of the  * irq handling routines.  *  * IRQF_DISABLED - keep irqs disabled when calling the action handler  * IRQF_SAMPLE_RANDOM - irq is used to feed the random generator  * IRQF_SHARED - allow sharing the irq among several devices  * IRQF_PROBE_SHARED - set by callers when they expect sharing mismatches to occur  * IRQF_TIMER - Flag to mark this interrupt as timer interrupt  * IRQF_PERCPU - Interrupt is per cpu  * IRQF_NOBALANCING - Flag to exclude this interrupt from irq balancing  * IRQF_IRQPOLL - Interrupt is used for polling (only the interrupt that is  *                registered first in an shared interrupt is considered for  *                performance reasons)  */ #define IRQF_DISABLED        0x00000020 #define IRQF_SAMPLE_RANDOM    0x00000040 #define IRQF_SHARED        0x00000080 #define IRQF_PROBE_SHARED    0x00000100 #define IRQF_TIMER        0x00000200 #define IRQF_PERCPU        0x00000400 #define IRQF_NOBALANCING    0x00000800 #define IRQF_IRQPOLL        0x00001000

Tip:下面是老版本(2.4内核irqflags的值)，不要在新版本使用。(2.6 内核及2.6以上内核都为新内核)

/*  * Migration helpers. Scheduled for removal in 9/2007  * Do not use for new code !//不要的新版本使用，2.6 内核及2.6以上内核都为新内核  */ static inline unsigned long __deprecated deprecated_irq_flag(unsigned long flag) {     return flag; } #define SA_INTERRUPT        deprecated_irq_flag(IRQF_DISABLED) #define SA_SAMPLE_RANDOM    deprecated_irq_flag(IRQF_SAMPLE_RANDOM) #define SA_SHIRQ        deprecated_irq_flag(IRQF_SHARED) #define SA_PROBEIRQ        deprecated_irq_flag(IRQF_PROBE_SHARED) #define SA_PERCPU        deprecated_irq_flag(IRQF_PERCPU) #define SA_TRIGGER_LOW        deprecated_irq_flag(IRQF_TRIGGER_LOW) #define SA_TRIGGER_HIGH        deprecated_irq_flag(IRQF_TRIGGER_HIGH) #define SA_TRIGGER_FALLING    deprecated_irq_flag(IRQF_TRIGGER_FALLING) #define SA_TRIGGER_RISING    deprecated_irq_flag(IRQF_TRIGGER_RISING) #define SA_TRIGGER_MASK        deprecated_irq_flag(IRQF_TRIGGER_MASK)

三、使用模板
   使用步骤：以外部中断为例
a)定义结构体，相当于定义（void *dev_id）中的（void *）

struct pin_desc  //声明一个引脚描述的结构体pin_desc

{   unsigned int pin;    //引脚值，参考数据手册及板子电路原理图

unsigned int key_val:  //值自己随便定义；看自己的项目需要

//...

};

b)实例化结构体，相当于（void *dev_id）中的 dev_id

struct pin_desc pins_desc[3]=

{                                //实例化结构体

{S3C2410_GPF0,0x01},   //S3C2410_GPFn在内核中定义好了

{S3C2410_GPF2,0x02},

{S3C2410_GPG3,0x03},

};

c)定义中断处理函数

static irqreturn_t irq_handle(int irq,void *dev_id)

{

struct pin_desc *pindesc=(struct pin_desc *)dev_id;

//...

return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED); //返回IRQ_HANDLED表示中断已经处理

d)申请中断

3	request_irq(IRQ_EINT0, irq_handle, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "s2", &pins_desc[0]);//IRQ_EINTn在内核中定义好了   request_irq(IRQ_EINT2, irq_handle, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "s3", &pins_desc[1]);    request_irq(IRQ_EINT11, irq_handle, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "s4", &pins_desc[2]);

e)释放内存

free_irq(IRQ_EINT0, &pins_desc[0]); free_irq(IRQ_EINT2, &pins_desc[1]); free_irq(IRQ_EINT11, &pins_desc[2]);

Tip:可以直接将IRQ_EINTn也在pins_desc定义，然后

int i = 0;    for(i = 0; i < 3; i++){    free_irq(pins_desc[i].irqnum, &pins_desc[i]);    }

有一个函数很常用，需要留意：gpio_to_irq();等到中断号。