linux驱动学习笔记---实现中断下半部以及驱动编写规范(七)【转】

2021-12-11 08:08:20

转自：https://blog.csdn.net/weixin_42471952/article/details/81609141

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本文链接：https://blog.csdn.net/weixin_42471952/article/details/81609141
中断下半部：
tasklet ：
struct tasklet_struct
{
   struct tasklet_struct *next;
   unsigned long state;
   atomic_t count;

   void (*func)(unsigned long); //下半部要执行的代码
   unsigned long data; // 传递给func的参数
};

   1，初始化tasklet
       tasklet_init(struct tasklet_struct * t, void(* func)(unsigned long), unsigned long data)
   2，在中断上半部，将tasklet加入到内核线程

       tasklet_schedule(struct tasklet_struct * t)


   3，模块卸载的时候，需要从内核线程中移除tasklet

       tasklet_kill(struct tasklet_struct * t)
------------------------------------------------------------------
typedef void (*work_func_t)(struct work_struct *work);
struct work_struct {
   atomic_long_t data;
   struct list_head entry;
   work_func_t func;//下半部要执行的代码
};

1，初始化work
   INIT_WORK(struct work_struct * work, work_func_t func);

   work_func_t func为结构体struct work_struct中的函数指针;
   2，在中断上半部，将work加入到内核线程
   schedule_work(struct work_struct * work);


   3，模块卸载的时候，需要从内核线程中移除work
   cancel_work_sync(struct work_struct * work)

工作队列（work queue）是另外一种将工作推后执行的形式，它和前面讨论的tasklet有所不同。工作队列可以把工作推后，交由一个内核线程去执行，也就是说，这个下半部分可以在进程上下文中执行。这样，通过工作队列执行的代码能占尽进程上下文的所有优势。最重要的就是工作队列允许被重新调度甚至是睡眠。

那么，什么情况下使用工作队列，什么情况下使用tasklet。如果推后执行的任务需要睡眠，那么就选择工作队列。如果推后执行的任务不需要睡眠，那么就选择tasklet。另外，如果需要用一个可以重新调度的实体来执行你的下半部处理，也应该使用工作队列。它是唯一能在进程上下文运行的下半部实现的机制，也只有它才可以睡眠。这意味着在需要获得大量的内存时、在需要获取信号量时，在需要执行阻塞式的I/O操作时，它都会非常有用。如果不需要用一个内核线程来推后执行工作，那么就考虑使用tasklet。

引用: https://blog.csdn.net/av_geek/article/details/41278801

一个为 struct tasklet_struct *next任务链表,一个为struct list_head entry;内核链表

驱动编写规范
设计一个对象描述所有的全局变量

//设计一个对象类型--描述所有的全局的变量
struct s5pv210_key{
__u8 have_data; //用于描述是否有数据
int major ; //记录主设备号
struct class *cls; //用于创建类
struct device *dev; //用来创建设备文件
wait_queue_head_t wq_head; //用于实现阻塞的等待队列头
struct key_event event; //用于存放数据的包
struct work_struct work;//用于实现中断下半部
};
声明一个对象

//声明一个对象
struct s5pv210_key *key_dev;
初始化时统一申请空间(这也是好处之一)

// 0-为全局设备/数据对象分配空间
//参数2--标志--分配内存方式, GFP_KERNEL(如果当前内存不够的时候会等待)
key_dev = kzalloc(sizeof(struct s5pv210_key), GFP_KERNEL);
错误判断

if(key_dev == NULL)
{
printk(KERN_ERR"kmalloc error\n");
return -ENOMEM;
}
指针错误判断

if(IS_ERR(key_dev->cls))
{
ret = PTR_ERR(key_dev->cls); //自动根据指针转换一个对应的出错码
goto err_unregister;
}
统一下函数的最后做处理

static int __init key_drv_init(void)
{

int ret;

// 0-为全局设备/数据对象分配空间
//参数2--标志--分配内存方式, GFP_KERNEL(如果当前内存不够的时候会等待)
key_dev = kzalloc(sizeof(struct s5pv210_key), GFP_KERNEL);
if(key_dev == NULL)
{
printk(KERN_ERR"kmalloc error\n");
return -ENOMEM;
}

// 1，申请主设备号--动态申请主设备号
key_dev->major = register_chrdev(0, "key_dev", &key_fops);
if(key_dev->major < 0)
{
printk(KERN_ERR"register_chrdev error\n");
ret = key_dev->major;
goto err_free;
}

// 2, 创建设备节点
key_dev->cls = class_create(THIS_MODULE, "key_cls");
if(IS_ERR(key_dev->cls))
{
ret = PTR_ERR(key_dev->cls); //自动根据指针转换一个对应的出错码
goto err_unregister;
}

key_dev->dev = device_create(key_dev->cls, NULL, MKDEV(key_dev->major, 0), NULL, "key0");
if(IS_ERR(key_dev->dev))
{
ret = PTR_ERR(key_dev->dev);
goto err_destory_cls;
}
// 3, 硬件初始化-- 映射地址或者中断申请

//参数1--中断号码
//获取中断号码的方法: 1,外部中断IRQ_EINT(x)
// 2, 头文件 #include <mach/irqs.h> #include <plat/irqs.h>
//参数2--中断的处理方法
//参数3--中断触发方式: 高电平，低电平，上升沿，下降沿，双边沿
/*
#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
*/
//参数4--中断的描述-自定义字符串
//参数5--传递个参数2的任意数据
//返回值0表示正确
int i;
int irqno;
int flags;
char *name;
for(i=0; i<ARRAY_SIZE(all_keys); i++)
{
name = all_keys[i].name;
irqno = all_keys[i].irqno;
flags = all_keys[i].flags;
ret = request_irq(irqno, key_irq_handler, flags, name, &all_keys[i]);
if(ret != 0)
{
printk("request_irq error\n");
goto err_destroy_dev;
}
}

// 定义一个等待队列头，并且初始化
init_waitqueue_head(&key_dev->wq_head);

//初始化work
INIT_WORK(&key_dev->work, work_key_irq);

return 0;

err_destroy_dev:
device_destroy(key_dev->cls, MKDEV(key_dev->major, 0));

err_destory_cls:
class_destroy(key_dev->cls);

err_unregister:
unregister_chrdev(key_dev->major, "key_dev");

err_free:
kfree(key_dev);
return ret;

}
完整驱动代码
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/slab.h>

#include <asm/uaccess.h>

// 设计一个对象--描述按键产生的数据包
struct key_event{
int code; //什么按键: 左键，回车键
int value; // 按键的状态: 按下/抬起 (1/0)
};

//设计一个描述按键的对象: 名字， irqno, gpio, 按键值，触发方式
struct key_desc{
char *name;
int irqno;
int gpio;
int code;
int flags;// 触发方式
};

//声明一个对象
struct s5pv210_key *key_dev;

struct key_desc all_keys[] = {
[0] = {
.name = "key1_up_eint0",
.irqno = IRQ_EINT(0),
.gpio = S5PV210_GPH0(0),
.code = KEY_UP,
.flags = IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,

},
[1] = {
.name = "key2_down_eint1",
.irqno = IRQ_EINT(1),
.gpio = S5PV210_GPH0(1),
.code = KEY_DOWN,
.flags = IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,

},
[2] = {
.name = "key3_left_eint2",
.irqno = IRQ_EINT(2),
.gpio = S5PV210_GPH0(2),
.code = KEY_LEFT,
.flags = IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,

},
[3] = {
.name = "key4_right_eint3",
.irqno = IRQ_EINT(3),
.gpio = S5PV210_GPH0(3),
.code = KEY_LEFT,
.flags = IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,

};

int key_drv_open (struct inode *inode, struct file *filp)
{
printk("--------^_* %s-------\n", __FUNCTION__);

// 通过文件路径可以得到inode
// 通过得到次设备号可以区分不同的设备
//int major = MAJOR(filp->f_path.dentry->d_inode->i_rdev);
int major = imajor(filp->f_path.dentry->d_inode);
int major2 = imajor(inode);

int minor = iminor(filp->f_path.dentry->d_inode);
int minor2 = iminor(inode);

printk("major = %d, minor = %d\n", major, minor);
printk("major2 = %d, minor2 = %d\n", major2, minor2);

memset(&key_dev->event, 0, sizeof(struct key_event));
key_dev->have_data= 0; //为假--一开始都没有按键按下或者抬起

return 0;
}

ssize_t key_drv_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos)
{

int ret;
//区分当前是阻塞还是非阻塞
if((filp->f_flags & O_NONBLOCK) && !key_dev->have_data)
{
return -EAGAIN;
}

// 在资源不可达的时候，进行休眠
// 参数1---当前驱动中的等待队列头
// 参数2--休眠的条件: 假的话就休眠，真就不休眠
wait_event_interruptible(key_dev->wq_head, key_dev->have_data);

ret = copy_to_user(buf, &key_dev->event, count);
if(ret > 0)
{
printk("copy_to_user error\n");
return -EFAULT;
}
//清零，以备下次充值
memset(&key_dev->event, 0, sizeof(struct key_event));
key_dev->have_data = 0; //没有数据了，等待下一次数据

return count;
}

int key_drv_close(struct inode *inode, struct file *filp)
{
printk("--------^_* %s-------\n", __FUNCTION__);

return 0;
}

unsigned int key_drv_poll (struct file *filp, struct poll_table_struct *pts)
{
//返回一个整数: 没有数据的时候返回0，有数据的时候，返回POLLIN

unsigned int mask = 0;

// 将当前的等待队列头，注册到vfs层，注意: poll_wait该函数不会导致休眠
//参数1-文件对象--当前file
//参数2--当前的等待队列头
//参数3--当前传递过来的第三个参数
poll_wait(filp, &key_dev->wq_head, pts);

if(key_dev->have_data)
mask |= POLLIN;

return mask;

}

// 4, 实现fops
const struct file_operations key_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = key_drv_open,
.read = key_drv_read,
.poll = key_drv_poll,
.release =key_drv_close,
};
void work_key_irq(struct work_struct *work)
{
printk("-----------%s-------\n", __FUNCTION__);
key_dev->have_data = 1;//表示有数据了
wake_up_interruptible(&key_dev->wq_head);
}

//中断处理方法
//参数1--当前产生的中断的号码
//参数2--request_irq传递过来的参数
irqreturn_t key_irq_handler(int irqno, void *dev_id)
{
int *p = (int *)dev_id;
//printk("-----------%s-------0x%x-----\n", __FUNCTION__, *p);
//区分当前是哪个按键
struct key_desc *pdesc = (struct key_desc *)dev_id;

//区分按下还是抬起
int value = gpio_get_value(pdesc->gpio);
if(value)
{
//抬起
printk("<kernel>--%s : release\n", pdesc->name);
//填充值
key_dev->event.code = pdesc->code;
key_dev->event.value = 0;

}else
{
//按下
printk("<kernel>--%s : pressed\n", pdesc->name);
key_dev->event.code = pdesc->code;
key_dev->event.value = 1;
}

//在中断上半部，将work加入到内核线程
schedule_work(&key_dev->work);

return IRQ_HANDLED;
}
static int __init key_drv_init(void)
{

int ret;

// 定义一个等待队列头，并且初始化
init_waitqueue_head(&key_dev->wq_head);

//初始化work
INIT_WORK(&key_dev->work, work_key_irq);

return 0;

err_destroy_dev:
device_destroy(key_dev->cls, MKDEV(key_dev->major, 0));

err_destory_cls:
class_destroy(key_dev->cls);

err_unregister:
unregister_chrdev(key_dev->major, "key_dev");

err_free:
kfree(key_dev);
return ret;

}

static void __exit key_drv_exit(void)
{
//移除work
cancel_work_sync(&key_dev->work);

// 释放中断
//参数1--中断号码
//参数5--和request_irq第5个参数保持一致
int i;
int irqno;
for(i=0; i<ARRAY_SIZE(all_keys); i++)
{
irqno = all_keys[i].irqno;
free_irq(irqno, &all_keys[i]);
}

device_destroy(key_dev->cls, MKDEV(key_dev->major, 0));
class_destroy(key_dev->cls);
unregister_chrdev(key_dev->major, "key_dev");
kfree(key_dev);
}

module_init(key_drv_init);
module_exit(key_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

应用层app代码

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <poll.h>

#include <linux/input.h>

// 设计一个对象--描述按键产生的数据包
struct key_event{
int code; //什么按键: 左键，回车键
int value; // 按键的状态: 按下/抬起 (1/0)
};

int main(int argc, char *argv[])
{

int on;
int ret;
char kbd_buf[128];
struct key_event data;

//直接将驱动模块当做文件来操作
int fd = open("/dev/key0", O_RDWR);
if(fd < 0)
{
perror("open");
exit(1);
}

struct pollfd pfd[2];

pfd[0].fd = fd; //自己写的按键设备
pfd[0].events = POLLIN; //监控读 (POLLIN|POLLOUT|POLLERR)

pfd[1].fd = 0; //监控标准输入
pfd[1].events = POLLIN;

while(1)
{
//参数1--你需要监控的文件描述符的集合
//参数2--监控的文件的个数
//参数3--监控的时间--毫秒为单位,如果是负数，永久监控
ret = poll(pfd, 2, -1);
if(ret < 0)
{
perror("poll");
exit(1);
}
if(ret > 0)
{

//判断是哪个有数据
if(pfd[1].revents & POLLIN)
{
//表示键盘是输入
ret = read(0, kbd_buf, 128);
//fgets(kbd_buf, 128, stdin);
kbd_buf[ret] = '\0';
printf("kbd_buf = %s\n", kbd_buf);

}
if(pfd[0].revents & POLLIN)
{
//获取数据--不会阻塞
ret = read(pfd[0].fd, &data, sizeof(struct key_event));
//解析包
switch(data.code)
{
case KEY_UP:
if(data.value)
{
printf("<app>---KEY_UP pressed\n");
}else
{
printf("<app>---KEY_UP release\n");
}
break;
case KEY_DOWN:
if(data.value)
{
printf("<app>---KEY_DOWN pressed\n");
}else
{
printf("<app>---KEY_DOWN release\n");
}
break;
case KEY_LEFT:
if(data.value)
{
printf("<app>---KEY_LEFT pressed\n");
}else
{
printf("<app>---KEY_LEFT release\n");
}
break;
case KEY_RIGHT:
if(data.value)
{
printf("<app>---KEY_RIGHT pressed\n");
}else
{
printf("<app>---KEY_RIGHT release\n");
}
break;

}

}
}

}

close(fd);

}

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