迅为​iTOP-4412嵌入式开发板实现中断驱动例程

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大家好，今天我们来学习一下 linux 中断处理驱动的编写，本节我们实现的功能是通过开发板上的按键来控制 led 发光二极管，在之前的章节我们学习了 led 驱动的编写，在掌握了 led 驱动的编写以后，如果要实现按键控制 led 的功能，大家可能会想到可以在 led 的驱动里面使用轮询的方式一直查询按键的状态，如果有按键按下就设置 led 的状态。通过这种方式可以实现按键控制 led 的功能， 但是通过这样的方式有一个缺点就是led 驱动会占用 cpu，这样 cpu 的利用率就大大降低了，所以我们可以通过中断的方式来实现。这样 cpu 就可以去做其他的事情了，当有按键中断触发的时候才会去设置 led。
ARM 架构 linux 内核中，有 5 种常见的异常，其中中断异常是其一，Linux 内核将所有中断统一编号，使用一个 irq_desc 结构体来描述这些中断，里面记录了中断名称、中断状态、中断标记、并提供了中断的底层硬件访问函数（如：清除、屏蔽、使能中断） ，提供了这个中断的处理函数入口，通过它还可以调用用户注册的的中断处理函数。linux 内核的中断体系已经很完善了，驱动工程师需要做的就是调用 request_irq 函数向内核注册中断处理函数，下面我们来看看 request_irq 函数的定义：
static inline int __must_check
request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags,
const char *name, void *dev)
第一个参数 irq：中断号，与平台架构相关；
第二个参数 handler：用户中断处理函数；
第三个参数 flags：中断标记
第四个参数 devname：中断名字，可以通过 cat /proc/interrupts 查看；
第五个参数 dev_id：在 free_irq 中有用，也用做区分中断处理函数；
有注册就得对应着有注销，驱动的注销函数是 free_irq，其定义如下：
void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)
第一个参数 irq：中断号，与 request_irq 中的 irq 一致，用于定位 action 链表；
第二个参数 dev_id：用于在 action 链表中找到要卸载的表项；同一个中断的不同中断处理函数必须使用不通
的 dev_id 来区分，这就要求在注册中断共享时参数 dev_id 必须唯一。
下面我们来看一下中断按键的驱动，代码如下：
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <mach/gpio.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/regulator/consumer.h>
#include <linux/delay.h>
#define IRQ_DEBUG
#ifdef IRQ_DEBUG
#define DPRINTK(x...) printk("IRQ_CTL DEBUG:" x)
#else
#define DPRINTK(x...)
#endif
#define DRIVER_NAME "irq_test"
static int led_gpios[] = {
EXYNOS4_GPL2(0),
EXYNOS4_GPK1(1),
};
#define LED_NUM ARRAY_SIZE(led_gpios)
#if 1
static irqreturn_t eint9_interrupt(int irq, void *dev_id) {
printk("%s(%d)\n", __FUNCTION__, __LINE__);
if(gpio_get_value(led_gpios[0]))
gpio_set_value(led_gpios[0], 0);
else
gpio_set_value(led_gpios[0], 1);
return IRQ_HANDLED;
}
static irqreturn_t eint10_interrupt(int irq, void *dev_id) {
printk("%s(%d)\n", __FUNCTION__, __LINE__);
if(gpio_get_value(led_gpios[1]))
gpio_set_value(led_gpios[1], 0);
else
gpio_set_value(led_gpios[1], 1);
return IRQ_HANDLED;
}
#endif
static int irq_probe(struct platform_device *pdev)
{
int ret, i;
char *banner = "irq_test Initialize\n";
printk(banner);
for(i=0; i<LED_NUM; i++)
{
ret = gpio_request(led_gpios, "LED");
if (ret) {
printk("%s: request GPIO %d for LED failed, ret = %d\n", DRIVER_NAME,
led_gpios, ret);
return ret;
}
s3c_gpio_cfgpin(led_gpios, S3C_GPIO_OUTPUT);
gpio_set_value(led_gpios, 0);
}
ret = gpio_request(EXYNOS4_GPX1(1), "EINT9");
if (ret) {
printk("%s: request GPIO %d for EINT9 failed, ret = %d\n", DRIVER_NAME,
EXYNOS4_GPX1(1), ret);
return ret;
}
s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPX1(1), S3C_GPIO_SFN(0xF));
s3c_gpio_setpull(EXYNOS4_GPX1(1), S3C_GPIO_PULL_UP);
gpio_free(EXYNOS4_GPX1(1));
ret = gpio_request(EXYNOS4_GPX1(2), "EINT10");
if (ret) {
printk("%s: request GPIO %d for EINT10 failed, ret = %d\n", DRIVER_NAME,
EXYNOS4_GPX1(2), ret);
return ret;
}
s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPX1(2), S3C_GPIO_SFN(0xF));
s3c_gpio_setpull(EXYNOS4_GPX1(2), S3C_GPIO_PULL_UP);
gpio_free(EXYNOS4_GPX1(2));
#if 1
ret = request_irq(IRQ_EINT(9), eint9_interrupt,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING /*IRQF_TRIGGER_FALLING*/, "eint9", pdev);
if (ret < 0) {
printk("Request IRQ %d failed, %d\n", IRQ_EINT(9), ret);
goto exit;
}
ret = request_irq(IRQ_EINT(10), eint10_interrupt,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING /*IRQF_TRIGGER_FALLING*/, "eint10", pdev);
if (ret < 0) {
printk("Request IRQ %d failed, %d\n", IRQ_EINT(10), ret);
goto exit;
}
#endif
return 0;
exit:
return ret;
}
static int irq_remove (struct platform_device *pdev)
{
return 0;
}
static int irq_suspend (struct platform_device *pdev, pm_message_t state)
{
DPRINTK("irq suspend:power off!\n");
return 0;
}
static int irq_resume (struct platform_device *pdev)
{
DPRINTK("irq resume:power on!\n");
return 0;
}
static struct platform_driver irq_driver = {
.probe = irq_probe,
.remove = irq_remove,
.suspend = irq_suspend,
.resume = irq_resume,
.driver = {
.name = DRIVER_NAME,
.owner = THIS_MODULE,
},
};
static void __exit irq_test_exit(void)
{
platform_driver_unregister(&irq_driver);
}
static int __init irq_test_init(void)
{
return platform_driver_register(&irq_driver);
}
module_init(irq_test_init);
module_exit(irq_test_exit);
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
首先我们来看下这个驱动的入口函数 irq_test_init，定义如下：
static int __init irq_test_init(void)
{
return platform_driver_register(&irq_driver);
}
该函数想内核注册一个 irq_driver 类型的设备，irq_driver 定义如下：
static struct platform_driver irq_driver = {
.probe = irq_probe,
.remove = irq_remove,
.suspend = irq_suspend,
.resume = irq_resume,
.driver = {
.name = DRIVER_NAME,
.owner = THIS_MODULE,
},
};
从这个结构里我们可以看到驱动的探测函数是 irq_probe，注销函数是 irq_remove，休眠调用的函数是
irq_suspend， 唤醒调用的函数是 irq_resume， 驱动的名字是 DRIVER_NAME， DRIVER_NAME 是个宏定义，
如下：
#define DRIVER_NAME "irq_test"
接下来我们看看驱动的探测函数 irq_probe，这个函数也是这个驱动里面最主要的函数，这个函数一开始掉欧
勇 printk 打印一条信息，接着是一个 for 循环，初始化 led 的 GPIO，如下：
for(i=0; i<LED_NUM; i++)
{
ret = gpio_request(led_gpios, "LED");
if (ret) {
printk("%s: request GPIO %d for LED failed, ret = %d\n", DRIVER_NAME,
led_gpios, ret);
return ret;
}
s3c_gpio_cfgpin(led_gpios, S3C_GPIO_OUTPUT);
gpio_set_value(led_gpios, 0);
}
然后是初始化两个按键的 gpio，设置为中断模式，如下所示：
ret = gpio_request(EXYNOS4_GPX1(1), "EINT9");
if (ret) {
printk("%s: request GPIO %d for EINT9 failed, ret = %d\n", DRIVER_NAME,
EXYNOS4_GPX1(1), ret);
return ret;
}
s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPX1(1), S3C_GPIO_SFN(0xF));
s3c_gpio_setpull(EXYNOS4_GPX1(1), S3C_GPIO_PULL_UP);
gpio_free(EXYNOS4_GPX1(1));
ret = gpio_request(EXYNOS4_GPX1(2), "EINT10");
if (ret) {
printk("%s: request GPIO %d for EINT10 failed, ret = %d\n", DRIVER_NAME,
EXYNOS4_GPX1(2), ret);
return ret;
}
s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPX1(2), S3C_GPIO_SFN(0xF));
s3c_gpio_setpull(EXYNOS4_GPX1(2), S3C_GPIO_PULL_UP);
gpio_free(EXYNOS4_GPX1(2));
接着调用中断注册函数 request_irq 向内核注册中断处理函数，如下：
ret = request_irq(IRQ_EINT(9), eint9_interrupt,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING /*IRQF_TRIGGER_FALLING*/, "eint9", pdev);
if (ret < 0) {
printk("Request IRQ %d failed, %d\n", IRQ_EINT(9), ret);
goto exit;
}
ret = request_irq(IRQ_EINT(10), eint10_interrupt,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING /*IRQF_TRIGGER_FALLING*/, "eint10", pdev);
if (ret < 0) {
printk("Request IRQ %d failed, %d\n", IRQ_EINT(10), ret);
goto exit;
}
上面的中断注册函数分别注册了两个中断处理函数 eint9_interrupt 和 eint10_interrupt。
eint9_interrupt 的定义如下：
static irqreturn_t eint9_interrupt(int irq, void *dev_id) {
printk("%s(%d)\n", __FUNCTION__, __LINE__);
if(gpio_get_value(led_gpios[0]))
gpio_set_value(led_gpios[0], 0);
else
gpio_set_value(led_gpios[0], 1);
return IRQ_HANDLED;
}
这个函数首先会打印一句信息，然后是获取 led 的状态，把状态取反。
eint10_interrupt 的定义如下：
static irqreturn_t eint10_interrupt(int irq, void *dev_id) {
printk("%s(%d)\n", __FUNCTION__, __LINE__);
if(gpio_get_value(led_gpios[1]))
gpio_set_value(led_gpios[1], 0);
else
gpio_set_value(led_gpios[1], 1);
return IRQ_HANDLED;
}
这个函数和 eint9_interrupt 的功能类似。
其他的函数就和前面讲的 led 驱动里面的函数基本一样了， 唯一的区别是我们在注销函数 irq_remove 里面使
用了 free_irq 函数来注销之前初测的中断处理函数。
把这个驱动放到内核的 driver/char 目录下面，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3F30.tmp.jpg
然后打开 driver/char 目录下面的 Makefile，添加“obj-y += itop4412_irq.o” ，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3F50.tmp.jpg
然后打开 arch/arm/mach-exynos/mack-itop4412.c 文件，找到“struct platform_device
s3c_device_buzzer_ctl” ，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3F60.tmp.jpg
然后在它的下面添加下面的信息：
struct platform_device s3c_device_irq_test = {
.name = "irq_test",
.id = -1,
};
如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3F61.tmp.jpg
然后找到“&s3c_device_buzzer_ctl,”这一行，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3F72.tmp.jpg
在这一行的下面添加“&s3c_device_irq_test,” ，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3F83.tmp.jpg
然后保存并退出。因为本章实验使用到了 led 和按键，所以我们要把内核里面的 led 驱动和按键的驱动去掉，
在内核目录下使用 make menuconfig 命令打开内核配置界面，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3F84.tmp.jpg
进入到“Device Drivers” ，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3F94.tmp.jpg
然后进入到“Input device support”界面，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3FA5.tmp.jpg
然后进入到“Keyboards”界面，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3FA6.tmp.jpg
然后取消掉“GPIO Buttons” ，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3FB6.tmp.jpg
然后返回到“Device Drivers”界面，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3FC7.tmp.jpg
然后选择“Character devices” ，进入 Character devices 界面，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3FC8.tmp.jpg
然后取消“Enable LEDS config” ，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3FD9.tmp.jpg
然后保存并退出内核配置界面，使用 make 命令编译内核，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3FE9.tmp.jpg
编译完成后，如下图所示：

file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3FEA.tmp.jpg
然后把编译生成的 zImage 烧写到 iTOP-4412 开发板上，烧写完成后启动开发板，系统起来以后，我们可以
按开发板上的 BACK 或 HOME 按键，来看下运行结果。
当我们按下 BACK 按键时，可以看到 led 会点亮，在次按下，led 就会熄灭，同事串口会打印信息，如下图所
示：
file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3FFB.tmp.jpg

我们按下 HOME 键，可以看到另外一个 led 会点亮，再次按下，led 就会熄灭，同事串口会打印信息，如下
图所示：
file:///C:UsersxunweiAppDataLocalTempksohtmlwps3FFC.tmp.jpg

至此，linux 下中断驱动我们就已经完成了。
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