湖南网站定制,现在做网站还用dw做模板了吗,无棣住房建设局网站,h5海报怎么制作12 中断 1、内核中断编程2、顶半部和底半部机制2.1 任务的相关概念2.1.1 分类2.1.2 优先级2.1.3 进程调度2.1.4 休眠sleep 2.2 顶半部和底半部实现机制2.2.1 顶半部特点2.2.2 底半部特点2.2.3 底半部实现方法之:tasklet2.2.4 底半部实现机制之工作队列2.2.5 底半部实现机制之软… 12 中断 1、内核中断编程2、顶半部和底半部机制2.1 任务的相关概念2.1.1 分类2.1.2 优先级2.1.3 进程调度2.1.4 休眠sleep 2.2 顶半部和底半部实现机制2.2.1 顶半部特点2.2.2 底半部特点2.2.3 底半部实现方法之:tasklet2.2.4 底半部实现机制之工作队列2.2.5 底半部实现机制之软中断2.2.6 总结 1、内核中断编程
函数原型
int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags, const char *name, void *dev)
- 功能在linux内核中,处理器的任何一个硬件中断资源对于linux内核来说都是一种宝贵的资源如果驱动想要访问某个硬件中断资源必须先向内核申请这个硬件中断资源一旦申请成功然后向内核注册这个硬件中断对应的中断处理函数一旦注册成功静静等待着硬件中断触发一旦触发将来内核自动调用注册的中断处理函数
所以此函数完成两个工作1.申请硬件中断资源2.注册中断处理函数
- 参数- irq在linux内核中linux内核给每个硬件中断都分配一个软件编号- handler:传递要注册的中断处理函数,其实就是传递要注册的中断处理函数名- flags:中断触发的类型- name:指定中断的名称void free_irq(int irq, void *dev)
功能如果驱动不再使用某个硬件中断资源必须要释放这个硬件中断资源并且删除之前注册的中断处理函数
参数
irq:传递要释放的硬件中断的中断号
dev:传递给中断处理函数的参数此参数务必要和request_irq的最后一个参数保持一致否则系统崩溃函数说明
中断号:中断号由GPIO编号经过gpio_to_irq函数进行换算而得硬件GPIO GPIO编号 中断号GPIOA28 PAD_GPIO_A28 gpio_to_irq(PAD_GPIO_A 28);GPIOB9 PAD_GPIO_B9 gpio_to_irq(PAD_GPIO_B 9);... ... ...
中断处理函数:一旦注册完毕,静静等待硬件中断触发一旦触发内核自动调用此函数编写一个中断处理函数例子irqreturn_t 中断处理函数名(int irq, void *dev) {//根据用户需求编写中断处理函数....return IRQ_NONE; //中断处理函数执行失败或者return IRQ_HANDLED; //中断处理函数执行成功 }注意中断处理函数形参问题irq:保存当前触发中断的中断号例如GPIOA28产生的中断irqgpio_to_irq(PAD_GPIO_A28);dev:保存给中断处理函数传递的参数问:谁来传递参数呢答:request_irq函数的最后一个形参(void *dev)用来给中断处理函数传递参数而中断处理函数的第二个形参dev来保存传递的参数
中断触发的类型:IRQF_TRIGGER_HIGH:指定为高电平触发IRQF_TRIGGER_LOW:指定为低电平触发IRQF_TRIGGER_FALLING:指定为下降沿触发IRQF_TRIGGER_RISING:指定为上升沿触发IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING:指定为双边沿触发对于内部中断(就是各种控制器给中断控制器发送的中断此中断线不可见)一律给0案例
#include linux/init.h
#include linux/module.h
#include linux/irq.h
#include linux/interrupt.h
#include linux/gpio.h
#include mach/platform.h// 声明gpio
struct key_gpio{int gpio;char* name;
};
// 定义GPIO
static struct key_gpio key_info[]{{.namekey_1,.gpioPAD_GPIO_A28},{.namekey_2,.gpioPAD_GPIO_B9}
};
// 中断处理函数
static irqreturn_t key_interupt (int irq,void *dev){struct key_gpio * key (struct key_gpio *)dev;//获取按键的状态int kstate;kstate gpio_get_value(key-gpio);//打印按键的状态printk(%s: 按键[%s]的状态是[%s]\n, __func__, key-name, kstate?松开:按下);return IRQ_HANDLED; //成功失败返回IRQ_NONE
}
static int key_init(void){// 申请GPIO资源int i0;for(i0;iARRAY_SIZE(key_info);i){gpio_request(key_info[i].gpio,key_info[i].name);gpio_direction_input(key_info[i].gpio);// 配置中断int irq gpio_to_irq(key_info[i].gpio); // 生成中断号request_irq(irq,key_interupt,IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING,key_interupt,key_info[i]);// 申请硬件中断资源printk(%s init success\n,key_info[i].name);}return 0;
};static void key_exit(void){ int i0;for(i0;iARRAY_SIZE(key_info);i){gpio_free(key_info[i].gpio);int irq gpio_to_irq(key_info[i].gpio); // 生成中断号free_irq(irq,key_info[i]);// 释放硬件中断资源printk(%s free success\n,key_info[i].name);}
};
module_init(key_init);
module_exit(key_exit);
MODULE_LICENSE(GPL);前置要求 配置linux内核去除官方的按键驱动
make menuconfigDevice Drivers-Input device support-*Keyboard-*..... //最后一个选项这个选项对应的按键驱动就是官方的按键驱动按N键去除
保存退出2、顶半部和底半部机制
2.1 任务的相关概念
2.1.1 分类
计算机中的任务细分三类进程硬件中断和软中断
进程进程一开始在用户空间运行一旦调用系统调用立刻陷入内核空间继续运行运行完毕又回到用户空间继续运行硬件中断外设给CPU发送的中断信号内核执行其硬件中断处理函数此函数永远运行在内核空间软中断软件单独调用swi或svc指令立刻触发软中断异常立刻执行其软中断处理函数此函数同样位于内核空间 注意任何一种任务要想运行必须先获取到CPU资源
2.1.2 优先级
优先级越高获取CPU资源的能力越强越能够及早运行在linux内核中三类任务的优先级划分
硬件中断高于软中断软中断高于进程进程之间存在优先级之分(nice命令可以设置优先级)软中断之间存在优先级硬件中断无优先级之分(哪怕中断控制器支持优先级内核不认)
2.1.3 进程调度
inux内核会给每个进程分配时间片,进程一旦轮到其运行在此时间片之内可以一直运行直到时间片到期进程调度器会将当前进程的CPU资源撤下给其他进程使用 切记中断不参与进程调度中断来了直接会抢夺CPU资源因为优先级高
2.1.4 休眠sleep
休眠只能用于进程不可用于中断当进程进入休眠时进程会立马释放占用的CPU资源给其他进程
结论由以上概念得到在linux内核中内核希望中断处理函数的执行速度要越快越好如果中断处理函数长时间占用CPU资源势必影响系统的并发能力(其他任务无法获取CPU资源投入运行)和响应能力(其他的硬件中断再也无法得到响应各种卡)。 问不可能所有的中断处理函数都能够满足内核的希望 例如网卡利用中断获取网络数据包其中断处理函数本身执行的速度就很慢如果长时间占用CPU资源就会造成丢包现象 答对于此种情况必须要采用内核提供的顶半部和底半部机制来优化
2.2 顶半部和底半部实现机制 2.2.1 顶半部特点
硬件中断触发立刻执行顶半部本质就是中断处理函数只是现在里面做紧急耗时较短的内容CPU在执行顶半部中断处理函数期间不允许发生CPU资源的切换顶半部同样不能休眠
2.2.2 底半部特点
底半部对应的处理函数做不紧急并且耗时较长的内容CPU在适当的时候执行底半部的处理函数在执行期间允许高优先级的任务来抢夺CPU资源等处理完毕再回到底半部继续运行所以底半部的处理函数实现可以基于软中断或者进程实现 底半部实现方法三种tasklet,工作队列软中断底半部的本质就是延后执行的一种手段并不是非要和顶半部配合使用也就是可以单独用底半部来将你想要延后执行的事情进行延后可以将宝贵的CPU资源给其他高优先级的任务使用
2.2.3 底半部实现方法之:tasklet
特点 基于软中断实现它对应的处理函数的优先级高于进程而低于硬件中断 tasklet对应的处理函数中不能进行休眠操作 tasklet对应的处理函数又称延后处理函数里面做不紧急耗时较长的内容描述tasklet属性的结构体
struct tasklet_struct {void (*func)(unsigned long data);unsigned long data;...
};
- 功能描述tasklet的属性
- func:指定tasklet的延后处理函数,将来内核会在适当时候调用其延后处理函数不能进行休眠操作形参data保存给这个延后处理函数传递的参数
- data给延后处理函数传递的参数相关函数
void tasklet_init(struct tasklet_struct *tasklet,void (*func)(unsigned long),unsigned long data)
- 功能初始化tasklet对象给tasklet对象指定一个延后处理函数并且给延后处理函数传递参数
- 参数- tasklet:tasklet对象的地址- func给tasklet指定一个延后处理函数- data给延后处理函数传递的参数
void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *tasklet)
- 功能向内核注册tasklet对象和其延后处理函数一旦注册成功内核会在适当的时候执行其延后处理函数案例优化上面的按键中断使里面的printk使用tasklet实现
// 底半部
static struct tasklet_struct key_tasklet;
struct key_gpio *key; // 指向按键按下的GPIO
// 定义tasklet处理函数
static void key_tasklet_function(unsigned long data){//获取按键的状态int kstate;kstate gpio_get_value(key-gpio);//打印按键的状态printk(%s: 按键[%s]的状态是[%s]\n,__func__, key-name,kstate?松开:按下);
}
// 顶半部 中断处理函数
static irqreturn_t key_interupt (int irq,void *dev){// 保存按下的按键信息key (struct key_gpio*) dev;// 向内核注册tasklet延后处理函数tasklet_schedule(key_tasklet);return IRQ_HANDLED; //成功失败返回IRQ_NONE
}
static int key_init(void){// 申请GPIO资源int i0;for(i0;iARRAY_SIZE(key_info);i){gpio_request(key_info[i].gpio,key_info[i].name);gpio_direction_input(key_info[i].gpio);// 配置中断int irq gpio_to_irq(key_info[i].gpio); // 生成中断号request_irq(irq,key_interupt,IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING,key_interupt,key_info[i]);// 申请硬件中断资源printk(%s init success\n,key_info[i].name);}// 初始化tasklet对象指定延后处理函数tasklet_init(key_tasklet,key_tasklet_function,0);return 0;
};2.2.4 底半部实现机制之工作队列
工作队列特点 工作队列基于进程实现所以其延后处理函数可以进行休眠操作 工作队列诞生的本质就是解决tasklet的延后处理函数不能休眠的问题所以如果在延后执行的内容中有休眠操作必须采用工作队列 工作队列的延后处理函数的优先级也是最低的工作队列属性的数据结构
struct work_struct {void (*func)(struct work_struct *work);
};
- func:工作队列的延后处理函数基于进程实现可以进行休眠操作形参work指向驱动定义初始化的work_struct对象work指向自己用于给延后处理函数传递参数
问如何利用自己的地址给延后处理函数传递参数呢
答必须配合container_of宏来实现传递参数相关函数
INIT_WORK(struct work_struct *work, void (*func)(struct work_struct *work));
- 功能给work对象指定一个延后处理函数
- 参数- workwork对象的地址- func:指定延后处理函数
schedule_work(struct work_struct *work);
- 功能向内核登记注册一个延后处理函数一旦注册成功内核在适当的时候调用其延后处理函数案例优化上面的按键中断使里面的printk使用工作队列实现
// 底半部
static struct work_struct key_work;
struct key_gpio *key; // 指向按键按下的GPIO
// 定义work处理函数
static void key_work_function(struct work_struct *work){//获取按键的状态int kstate;kstate gpio_get_value(key-gpio);//打印按键的状态printk(%s: 按键[%s]的状态是[%s]\n,__func__, key-name,kstate?松开:按下);
}
// 顶半部 中断处理函数
static irqreturn_t key_interupt (int irq,void *dev){// 保存按下的按键信息key (struct key_gpio*) dev;// 向内核注册工作队列延后处理函数schedule_work(key_work);return IRQ_HANDLED; //成功失败返回IRQ_NONE
}
static int key_init(void){// 申请GPIO资源int i0;for(i0;iARRAY_SIZE(key_info);i){gpio_request(key_info[i].gpio,key_info[i].name);gpio_direction_input(key_info[i].gpio);// 配置中断int irq gpio_to_irq(key_info[i].gpio); // 生成中断号request_irq(irq,key_interupt,IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING,key_interupt,key_info[i]);// 申请硬件中断资源printk(%s init success\n,key_info[i].name);}// 初始化work对象指定延后处理函数INIT_WORK(key_work,key_work_function);return 0;
};2.2.5 底半部实现机制之软中断
软中断特点 软中断同样有对应的延后处理函数,此函数可以同时运行在多个CPU核上,效率极其高这就要求其延后处理函数如果进行全局变量的访问记得要做好互斥保护当一个CPU核在访问全局变量是禁止其他CPU核访问但是这种互斥保护势必降低代码的效率 tasklet基于软中断实现但是它的延后处理函数同一时刻使能运行在一个CPU核上也不用关心互斥访问的问题 软中断的延后处理函数不能insmod和rmmod动态的安装和卸载必须和uImage编写在一起编译在一起无形加大了开发的难度和加大了代码的维护难度但是tasklet就可以动态的insmod和rmmod
2.2.6 总结
tasklet基于软中断实现工作队列基于进程实现如果要进行延后执行并且延后执行的内容中有休眠操作只能用工作队列如果要进行延后执行延后执行的内容中无休眠操作但又要考虑效率问题建议使用tasklet如果要进行延后执行延后执行的内容中无休眠操作但又不考虑效率问题建议使用工作队列如果要进行延后执行延后执行的内容中无休眠操作并且对效率要求极高并且想让多核同时运行处理,建议采用软中断,如果有对全局变量共享资源的同时访问建议还是tasklet吧!
