??作者：一只大喵咪1201
??專欄：《Linux驅(qū)動》
??格言：你只管努力，剩下的交給時間！

??在設(shè)備樹中指定中斷

繼續(xù)拿這個中斷流程圖來說話。

在硬件上，中斷控制器只有GIC這一個，但是我們在軟件上可以把GPIO也歸類為中斷控制器。

芯片會有多個GPIO模塊，所以軟件上的中斷控制器就會有很多個：GIC，GPIO1，GPIO2，GPIO3…等等。

其中GPIO1、GPIO2、GPIO3這些中斷控制器模塊都連接匯集到GIC模塊，所以GIC模塊就是GPIOx模塊的父親。

假設(shè)GPIO1有32個中斷源，但是它把其中的16個匯聚起來向GIC發(fā)出一 個中斷，把另外16個匯聚起來向GIC發(fā)出另一個中斷。這就意味著GPIO1會用到 GIC 的兩個中斷，會涉及 GIC 里的 2 個 hwirq。

• 這些層級關(guān)系、中斷號(hwirq)，都會在設(shè)備樹中有所體現(xiàn)。

dtsi：

如上圖所示由BSP工程師提供的dtsi設(shè)備樹文件：

• intc：表示GIC中斷控制器。
• gpio1：表示GPIO1中斷控制器。
• gpio2：表示GPIO2中斷控制器。

GIC是頂層中斷控制器，所以它沒有父親，而GPIO1和GPIO2都是soc的子節(jié)點，子節(jié)點會繼承父節(jié)點的屬性：

• interrupt-parent = <&gpc>：表示父親節(jié)點，soc節(jié)點的interrupt-parent = <&gpc>。
• GPIO1和GPIO2繼承soc的interrupt-parent = <&gpc>屬性，所以它們的父節(jié)點也是gpc。

本喵沒有列出來，gpc的父節(jié)點是GIC中斷控制器，所以從設(shè)備樹反推出IMX6ULL的中斷框圖，它比之前多了一個GPC INTC：

如上圖所示新的中斷框圖，GPC INTC的功能是提供中斷屏蔽、中斷狀態(tài)查詢等功能。

• 實際上這些功能在GIC中也實現(xiàn)了。
• 之所以保留它是因為它還能提供喚醒功能。

繼續(xù)回到dtsi設(shè)備樹文件來看，每一個中斷控制器中都有兩個必須的屬性：

• interrupt-controller：該屬性表明它是中斷控制器。
• #interrupt-cells：該屬性表明引用這個中斷控制器的話需要多少個cell。
  • #interrupt-cells=<1>：別的節(jié)點要使用這個中斷控制器時，只需要一個 cell來表明使用哪一個中斷。
  • #interrupt-cells=<2>：別的節(jié)點要使用這個中斷控制器時，需要兩個cell，其中第一個來表明使用哪一個中斷，第二個一般來描述中斷的觸發(fā)類型。

由于GIC規(guī)定了要引用該中斷控制器需要使用3個cell，所以GPIO1和GPIO2就使用了<GIC_SPI 66 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>這樣的3個cell：

• GIC_SPI：GPIO模塊向GIC發(fā)出中斷的類型。
• 66：GPIO模塊向GIC發(fā)出中斷的硬件中斷號hirq。
• IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH：GPIO模塊向GIC發(fā)出中斷的觸發(fā)類型。

除了引用GIC中斷控制器外，GPIOx模塊也有自己的interrupt-controller屬性和#interrupt-cells = <2>屬性：

• GPIO1和GPIO2中斷控制器模塊規(guī)定引用該控制器時需要使用兩個cell。

這是都是芯片廠家寫好的，提供給我們使用的，我們只需要知道怎么去用它們就行。

dts：

如上圖我們寫的dts設(shè)備樹文件中，這是一個spidev節(jié)點：

• interrupt-parent = <&gpio1>：該設(shè)備的父節(jié)點是gpio1，表明該外部設(shè)備引用GPIO1控制器。
• interrupts = <1 1>：表示該設(shè)備使用的硬件中斷號hirq是1，觸發(fā)類型是1。
  • 新寫法interrupts-extend：一個這樣的屬性就可以既指定interrupt-parent又指定interrupts。
  • 比如interrupts-extend = <&gpio1 1 1>。

觸發(fā)類型這里寫的1，代表什么意思呢？有寫什么類型呢？

如上圖所示，1就代表著low-to-high edge triggered上升沿觸發(fā)。

如此一來，在設(shè)備樹中指定了該外部設(shè)備的中斷，在驅(qū)動程序中就可以直接使用了。

??代碼中獲得中斷

我們知道，設(shè)備樹中的節(jié)點有的會被內(nèi)核轉(zhuǎn)化為platform_device結(jié)構(gòu)體，有些則不會。

對于能轉(zhuǎn)化為platform_device結(jié)構(gòu)體的節(jié)點，如果它在設(shè)備樹里指定了中斷屬性，那么可以從platform_device中獲得中斷資源：

如上圖所示platform_get_resource函數(shù)，用來獲取中斷資源：

• dev：轉(zhuǎn)化后的platform_device結(jié)構(gòu)體指針。
• type：獲取哪類資源。
  • IORESOURCE_MEM、IORESOURCE_REG、IORESOURCE_IRQ 等。
• num：這類資源中的哪一個。
  • 一個節(jié)點中使用不止一個中斷源。

對于I2C設(shè)備、SPI設(shè)備，總線驅(qū)動在處理設(shè)備樹里的I2C子節(jié)點時，也會處理其中的中斷信息。

• 一個I2C設(shè)備會被轉(zhuǎn)換為一個i2c_client結(jié)構(gòu)體，中斷號會保存在i2c_client的irq成員里。

如上圖代碼所示，當I2C總線和驅(qū)動程序匹配以后，會自動調(diào)用probe函數(shù)，在該函數(shù)中使用of_irq_get函數(shù)，從它的子節(jié)點I2C設(shè)備中解析出中斷號irq。

• 一個 SPI 設(shè)備會被轉(zhuǎn)換為一個spi_device結(jié)構(gòu)體，中斷號會保存在spi_device的irq成員里。

如上圖，當SPI總線和驅(qū)動程序匹配后，在它的probe函數(shù)中，也會調(diào)用of_irq_get從子節(jié)點SPI設(shè)備中解析出中斷號irq。

如果設(shè)備節(jié)點既不能轉(zhuǎn)換為platform_device，也不是I2C和SPI設(shè)備，那么在驅(qū)動程序中，可以自行調(diào)用of_irq_get函數(shù)去解析得到中斷號。

對于GPIO引腳，芯片廠家提供了專門的接口函數(shù)來獲取中斷：

• of_get_gpio_flags：使用該函數(shù)獲取GPIO引腳，此時獲取到的是使用老的方式描述GPIO引腳信息的那個整數(shù)。
• gpio_to_desc：使用該函數(shù)獲取GPIO引腳，獲得是使用新方式描述GPIO引腳信息的那個desc結(jié)構(gòu)體。
• gpiod_to_irq：最后使用該函數(shù)從得到的GPIO引腳信息中獲得軟件中斷號。

??按鍵中斷

對于 GPIO 按鍵，我們并不需要去寫驅(qū)動程序，使用內(nèi)核自帶的驅(qū)動程序 drivers/input/keyboard/gpio_keys.c就可以，然后需要做的只是修改設(shè)備樹指定引腳及鍵值。

但是本喵還是要從頭寫一遍按鍵驅(qū)動程序，特別是如何使用中斷，因為中斷是其他基礎(chǔ)知識的前提，以后的休眠-喚醒，POLL機制，異步通知，定時器，中斷的線程化處理等內(nèi)容都離不開中斷。

如上圖所示本喵使用的IMX6ULL開發(fā)板原理圖，按鍵KEY1和按鍵KEY2使用的是GPIO5_1和GPIO4_14兩個引腳，并且是低電平有效。

同樣的，按鍵驅(qū)動程序也要分為驅(qū)動程序和設(shè)備樹兩部分。

?驅(qū)動程序

如上圖所示gpio_key_drv.c文件中的驅(qū)動程序：

• 創(chuàng)建platform_driver結(jié)構(gòu)體gpio_keys_driver，并且進行初始化。
  • 使用gpio_key_probe初始化probe函數(shù)。
  • 使用gpio_key_remove初始化remove函數(shù)。
  • 使用of_device_id數(shù)組Big_Miaomi_keys初始化driver.of_match_table。
    • 數(shù)組中compatible屬性的值是"Big_Miaomi,gpio_keys"，用來和設(shè)備節(jié)點匹配。
• 在入口函數(shù)gpio_key_init中使用platform_driver_register函數(shù)向內(nèi)核注冊驅(qū)動程序。
• 在出口函數(shù)gpio_key_exit中使用platform_driver_unregister從內(nèi)核中取消驅(qū)動程序注冊。
• 完善設(shè)備驅(qū)動信息。

• 由于這是按鍵中斷，不需要應(yīng)用層來調(diào)用，所以不用在/dev下創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點，也不用注冊file_operations結(jié)構(gòu)體。

probe函數(shù)：

如上圖所示probe函數(shù)的實現(xiàn)：

• 定義全局一個結(jié)構(gòu)體指針gpio_keys_Big_Miaomi，該結(jié)構(gòu)體是struct gpio_key 類型，用來存放中斷的信息。
• 使用of_gpio_count獲得中斷源個數(shù)，因為一個設(shè)備節(jié)點可能有多個中斷源。
  • 按鍵設(shè)備可能有多個按鍵，此時就有多個中斷源。
• 使用內(nèi)核的kzalloc函數(shù)在堆區(qū)上開辟一段堆空間，來存放中斷信息。
• 每一個中斷源，都需要獲取它的詳細信息：
  • 使用of_get_gpio_flags獲取中斷的引腳信息gpio和有效標志。
  • 將用整數(shù)描述的引腳信息轉(zhuǎn)換成使用gpio_desc類型描述的引腳信息。
  • 將中斷引腳設(shè)置成低電平有效，與OF_GPIO_ACTIVE_LOW相與。
    • 因為電路中按鍵是低電平有效，原本的引腳標志是輸入GPIOF_IN。
  • 再使用devm_gpio_request_one將引腳狀態(tài)設(shè)置成邏輯值。
    • 按鍵按下后，讀取到的引腳值是1，盡管物理值是0。
  • 使用gpio_to_irq獲取中斷引腳的軟件中斷號irq。

將所有中斷信息獲取到以后，再為每一個中斷注冊中斷函數(shù)：

• 使用request_irq注冊中斷服務(wù)函數(shù)：
  • 第一個參數(shù)傳入中斷的軟件中斷號gpio_keys_Big_Miaomi[i].irq。
  • 第二個參數(shù)傳入中斷服務(wù)函數(shù)gpio_key_isr。
  • 第三個參數(shù)傳入中斷觸發(fā)方式IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING雙邊沿觸發(fā)。
  • 第四個參數(shù)傳入中斷名稱"100ask_gpio_key"，該參數(shù)不重要。
  • 第五個參數(shù)傳入dev_id，也就是中斷信息所在的結(jié)構(gòu)體指針&gpio_keys_Big_Miaomi[i]。

此時中斷函數(shù)就注冊完成了，接下來就是實現(xiàn)中斷服務(wù)函數(shù)中要做什么：

如上圖所示中斷服務(wù)函數(shù)，在里面僅獲取引腳電平的邏輯值，并且打印出描述引腳的那個整數(shù)編號和引腳狀態(tài)。

remove函數(shù)：

如上圖所示remove函數(shù)，在卸載驅(qū)動程序時：

• 使用free_irq將所有前面注冊的中斷釋放掉。
• 使用kfree將存放引腳信息的堆空間釋放掉。

?設(shè)備樹

如上圖所示藍色框中代碼，使用圖形化工具生成GPIO5_1和GPIO4_14的兩個pin-controller節(jié)點代碼。

如上圖所示，將生成的pin-controller節(jié)點代碼復(fù)制到我們要寫的dts設(shè)備樹文件中：

• GPIO5_1：節(jié)點名稱為Big_Miaomi_key1，表示按鍵1。
• GPIO4_14：節(jié)點名稱為Big_Miaomi_key2，表示按鍵2。

如上圖所示，在dts設(shè)備樹文件的根節(jié)點下，增加按鍵外部設(shè)備節(jié)點gpio_keys_Big_Miaomi：

• 使用GPIO子系統(tǒng)指定按鍵引腳和有效電平。
• 使用Pinctrl子系統(tǒng)將引腳復(fù)用為通用GPIO功能。
• 在原本的gpio-keys節(jié)點中，使用status = "disabled"屬性讓該節(jié)點失能，防止影響我們自己創(chuàng)建的按鍵節(jié)點。

• 這里并沒有在設(shè)備樹中指定按鍵的interrupts-extend。
• 因為對于GPIO，芯片廠家提供了驅(qū)動程序中的一些列接口，可以直接獲取GPIO的中斷信息，包括中斷號以及中斷控制器等。

?上機實驗

如上圖所示，使用上面的makefile文件編譯驅(qū)動程序，生成gpio_key_drv.ko驅(qū)動模塊。

如上圖所示，將寫好的gpio_key_drv.c驅(qū)動程序和設(shè)備樹文件，以及Makefile上傳到服務(wù)器上，分別進行編譯，編程成功后將生成的gpio_key.ko和dtb文件都拷貝到網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)中供開發(fā)板使用。

如上圖所示，先讓開發(fā)板使用新的dtb設(shè)備樹文件，再使用insmod安裝gpio_key_drv.ko驅(qū)動模塊，可以看到安裝成功后輸出匹配porbe函數(shù)的調(diào)試信息。

如上圖所示，按下開發(fā)板上的KEY1和KEY2時：

• 按鍵按下，按鍵值是1，松開按鍵值是0。
• 按鍵值前面的整數(shù)就是描述按鍵引腳的編號。

??總結(jié)

要知道在設(shè)備樹中是如何描述一個設(shè)備的中斷的，包括父節(jié)點interrupt-parent屬性，以及描述中斷引腳的interrupts屬性的用法。

還要知道在中斷程序中是如何獲取設(shè)備樹中的中斷信息的，以及如何使用這些中斷信息。

最后要會實現(xiàn)按鍵中斷程序。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-796706.html

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