663|3

182

帖子

0

资源

纯净的硅(初级)

【i.MX6ULL】驱动开发8——中断法检测按键 [复制链接]

上篇,学习GPIO输入功能的使用,本篇,来学习使用中断的方式来检测按键的按下。

1 Linux中断介绍

1.1 中断的上半部与下半部

中断处理函数的执行,越快越好,但实际使用中,某些情况确实需要比较耗时是中断过程,为此,Linux内核将中断分为上半部和下半部两个处理部分

  • 上半部:中断处理函数,那些处理过程比较快,不会占用很长时间的处理就可以放在上半部完成

  • 下半部:如果中断处理过程比较耗时,那么就将这些比较耗时的代码提出来,交给下半部去执行,这样中断处理函数就会快进快出

对于一个中断,如何划分出上下两部分呢?

  • 时间敏感,将其放在上半部

  • 硬件相关,将其放在上半部

  • 要求不被其他中断打断,将其放在上半部

  • 其他所有任务,考虑放在下半部

1.2 下半部的3种实现方式

1.2.1 软中断

Linux内核使用softirq_action结构体表示软中断:

struct softirq_action 
{ 
    void (*action)(struct softirq_action *); 
}; 

一共有 10 个软中断

enum 
{ 
    HI_SOFTIRQ = 0,          /* 高优先级软中断    */ 
    TIMER_SOFTIRQ,           /* 定时器软中断      */ 
    NET_TX_SOFTIRQ,          /* 网络数据发送软中断 */ 
    NET_RX_SOFTIRQ,          /* 网络数据接收软中断 */ 
    BLOCK_SOFTIRQ,           
    BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ,    
    TASKLET_SOFTIRQ,         /* tasklet 软中断   */ 
    SCHED_SOFTIRQ,           /* 调度软中断        */ 
    HRTIMER_SOFTIRQ,         /* 高精度定时器软中断 */ 
    RCU_SOFTIRQ,             /* RCU 软中断       */ 
        
    NR_SOFTIRQS 
};

要使用软中断,必须先使用open_softirq函数注册对应的软中断处理函数:

/**
 * nr: 要开启的软中断
 * action: 软中断对应的处理函数
 * return: 无
 */
void open_softirq(int nr,  void (*action)(struct softirq_action *)) 

注册好软中断以后需要通过raise_softirq函数触发:

/**
 * nr: 要触发的软中断
 * return: 无
 */
void raise_softirq(unsigned int nr) 

 

1.2.2 tasklet

Linux内核使用tasklet_struct结构体来表示tasklet:

struct tasklet_struct 
{ 
    struct tasklet_struct *next;     /* 下一个tasklet      */ 
    unsigned long state;             /* tasklet状态        */ 
    atomic_t count;                  /* 计数器, 记录对tasklet的引用数 */ 
    void (*func)(unsigned long);     /* tasklet执行的函数  */ 
    unsigned long data;              /* 函数func的参数     */ 
}; 

要使用 tasklet,必须先定义一个tasklet,然后初始化:

/**
 * t: 要初始化的tasklet
 * func: tasklet的处理函数
 * data: 要传递给func函数的参数
 * return: 无
 */
void tasklet_init(struct tasklet_struct *t,
                void (*func)(unsigned long),  
                        unsigned long data); 

在上半部(中断处理函数)中调用tasklet_schedule函数就能使tasklet在合适的时间运行:

/**
 * t: 要调度的tasklet
 * return: 无
 */
void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t)

 

1.2.3 工作队列

工作队列(work queue)是另外一种将中断的部分工作推后的一种方式,它可以实现一些tasklet不能实现的工作,比如工作队列机制可以睡眠。

Linux 内核使用work_struct结构体表示一个工作

struct work_struct { 
    atomic_long_t data;     
    struct list_head entry;  
    work_func_t func;        /* 工作队列处理函数  */ 
};

这些工作组织成工作队列,工作队列使用workqueue_struct结构体表示。

在工作队列机制中,将推后的工作交给一个称之为工作者线程(worker thread)的内核线程去完成。

1.3 中断API函数

1.3.1 request_irq中断请求函数

/**
 * irq: 要申请中断的中断号
 * handler: 中断处理函数,当中断发生以后就会执行此中断处理函数
 * flags: 中断标志
 * name: 中断名字
 * dev: 设备结构体
 * return: 0-中断申请成功, 其他负值-中断申请失败
 */
int request_irq(unsigned int irq,  
               irq_handler_t handler,  
               unsigned long flags, 
                  const char *name,  
                        void *dev) 

flags中断标志,有下面几种类型

中断标志 描述
IRQF_SHARED 多个设备共享一个中断线, 共享的所有中断都必须指定此标志
IRQF_ONESHOT 单次中断,中断执行一次就结束
IRQF_TRIGGER_NONE 无触发
IRQF_TRIGGER_RISING 上升沿触发
IRQF_TRIGGER_FALLING 下降沿触发
IRQF_TRIGGER_HIGH 高电平触发
IRQF_TRIGGER_LOW 低电平触发

1.3.2 free_irq中断释放函数

/**
 * irq: 要释放中断的中断号
 * dev: 设备结构体
 * return: 无
 */
void free_irq(unsigned int irq,  
                      void *dev) 

1.3.3 irq_handler_t中断处理函数

/**
 * int: 要处理的中断号
 * void *: 通用指针, 需要与request_irq函数的dev参数保持一致
 * return: irqreturn_t枚举类型
 */
irqreturn_t (*irq_handler_t) (int, void *)

irqreturn_t枚举类型定义:

enum irqreturn { 
	IRQ_NONE          = (0 << 0), 
    IRQ_HANDLED       = (1 << 0), 
	IRQ_WAKE_THREAD   = (1 << 1), 
}; 

typedef enum irqreturn irqreturn_t; 



 

1.3.4 中断使能/禁用函数

/**
 * int: 要使能的中断号
 */
void enable_irq(unsigned int irq) 
    
/**
 * int: 要禁用的中断号
 */
void disable_irq(unsigned int irq)

1.3.5 获取中断号

使用中断时,中断信息先写到了设备树里面,然后通过irq_of_parse_and_map函数从interupts属性中提取到对应的中断号

/**
 * dev: 设备节点
 * index: 索引号
 * return: 中断号
 */
unsigned int irq_of_parse_and_map(struct device_node *dev, 
                                                 int index) 

 

2 软件编写

仍使用上篇按键实验中用到的两个按键:

1.png

为了理解简单,本次程序暂不实现中断的下半部逻辑,直接将整个中断处理过程都放到中断的上半部中处理。

2.1 修改设备树文件

在上篇key实验代码的基础上,修改imx6ull-myboard.dts,主要是修改key子节点,添加中断,修改后内容如下:

key { 
    #address-cells = <1>; 
    #size-cells = <1>; 
    compatible = "myboard-irq-key"; 
    pinctrl-names = "default"; 
    pinctrl-0 = <&pinctrl_key>; 
    key1-gpio = <&gpio5 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>;   /* SW2 */
    key2-gpio = <&gpio5 11 GPIO_ACTIVE_LOW>;   /* SW4 */
    interrupt-parent = <&gpio5>; 
    interrupts = <  1 IRQ_TYPE_EDGE_BOTH
                   11 IRQ_TYPE_EDGE_BOTH >;
    status = "okay"; 
}; 

 

2.2 按键中断驱动程序

2.2.1 硬件初始化与中断配置

static int keyio_init(void)
{
    unsigned char i = 0;
    int ret = 0;
    
    /* 设备树中获取key节点 */
    imx6uirq.nd = of_find_node_by_path("/key");
    if (imx6uirq.nd== NULL)
    {
        printk("key node not find!\r\n");
        return -EINVAL;
    } 
​
    /* 提取GPIO */
    imx6uirq.irqkeydesc[0].gpio = of_get_named_gpio(imx6uirq.nd ,"key1-gpio", 0);
    imx6uirq.irqkeydesc[1].gpio = of_get_named_gpio(imx6uirq.nd ,"key2-gpio", 0);
    if ((imx6uirq.irqkeydesc[0].gpio < 0)||(imx6uirq.irqkeydesc[1].gpio < 0))
    {
        printk("can't get key\r\n");
        return -EINVAL;
    }
    printk("key1_gpio=%d, key2_gpio=%d\r\n", imx6uirq.irqkeydesc[0].gpio, imx6uirq.irqkeydesc[1].gpio);
    
    /* 初始化key所使用的IO,并且设置成中断模式 */
    for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
    {
        memset(imx6uirq.irqkeydesc.name, 0, sizeof(imx6uirq.irqkeydesc.name)); /* 缓冲区清零 */
        sprintf(imx6uirq.irqkeydesc.name, "key%d", i+1); /* 组合名字 */
        gpio_request(imx6uirq.irqkeydesc.gpio, imx6uirq.irqkeydesc.name);
        gpio_direction_input(imx6uirq.irqkeydesc.gpio);    
        imx6uirq.irqkeydesc.irqnum = irq_of_parse_and_map(imx6uirq.nd, i); /* 取到对应的中断号 */
​
        printk("key%d:gpio=%d, irqnum=%d\r\n",i+1,
                                              imx6uirq.irqkeydesc.gpio, 
                                              imx6uirq.irqkeydesc.irqnum);
    }
    /* 申请中断 */
    imx6uirq.irqkeydesc[0].handler = key1_handler;
    imx6uirq.irqkeydesc[1].handler = key2_handler;
    imx6uirq.irqkeydesc[0].value = KEY1VALUE;
    imx6uirq.irqkeydesc[1].value = KEY2VALUE;
    
    for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
    {
        /* 中断请求函数 */
        ret = request_irq(imx6uirq.irqkeydesc.irqnum,
                          imx6uirq.irqkeydesc.handler,
                          IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING,
                          imx6uirq.irqkeydesc.name,
                          &imx6uirq);
        if(ret < 0)
        {
            printk("irq %d request failed!\r\n", imx6uirq.irqkeydesc.irqnum);
            return -EFAULT;
        }
    }
​
    /* 创建定时器 */
    init_timer(&imx6uirq.timer1);
    imx6uirq.timer1.function = timer1_function;
    init_timer(&imx6uirq.timer2);
    imx6uirq.timer2.function = timer2_function;
    return 0;
}

中断检测到按键按下后,为了消除按键抖动,这里使用定时器来进行按键消抖,因为本次实验用到两个按键,所以就先也使用两个定时器。

2.2.2 中断服务函数

static irqreturn_t key1_handler(int irq, void *dev_id)
{
    struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)dev_id;
​
    dev->timer1.data = (volatile long)dev_id;
    mod_timer(&dev->timer1, jiffies + msecs_to_jiffies(10)); /* 10ms定时 */
    
    return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

中断函数检测到按键按下后,会开启一个10ms的定时器,用来按键消抖。

2.2.3 定时器服务函数

定时器的10ms到达之后,会触发定时器服务函数,此时再次读取按键的值,若仍为按下,则是按键真的按下了,若10ms后又检测不到按键了,则说明是按键抖动导致的按键误触发。

void timer1_function(unsigned long arg)
{
    unsigned char value;
    struct irq_keydesc *keydesc;
    struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)arg;
​
    keydesc = &dev->irqkeydesc[0];
​
    value = gpio_get_value(keydesc->gpio); /* 读取IO值 */
    if(value == 1) /* 按下按键 */
    {
        printk("get key1: high\r\n");
        atomic_set(&dev->keyvalue, keydesc->value);
    }
    else /* 按键松开 */
    {
        printk("key1 release\r\n");
        atomic_set(&dev->keyvalue, 0x80 | keydesc->value);
        atomic_set(&dev->releasekey, 1); /* 标记松开按键,即完成一次完整的按键过程 */            
    }    
}

2.2.4 按键读取函数

static ssize_t imx6uirq_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
    int ret = 0;
    unsigned char keyvalue = 0;
    unsigned char releasekey = 0;
    struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)filp->private_data;
​
    keyvalue = atomic_read(&dev->keyvalue);
    releasekey = atomic_read(&dev->releasekey);
​
    if (releasekey) /* 有按键按下 */
    {
        //printk("releasekey!\r\n");
        if (keyvalue & 0x80)
        {
            keyvalue &= ~0x80;
            ret = copy_to_user(buf, &keyvalue, sizeof(keyvalue));
        }
        else
        {
            goto data_error;
        }
        atomic_set(&dev->releasekey, 0); /* 按下标志清零 */
    }
    else
    {
        goto data_error;
    }
    return 0;
    
data_error:
    return -EINVAL;
}

2.3 按键中断驱动程序

按键中断的应用程序,使用上篇的按键检测的应用程序即可

3 实验

编译设备树与驱动文件(irqkey-BSp.ko),使用上篇的按键应用程序(key-App),按下按键,会打印get key,松开按键,会打印key release。

2.png

4 总结

本篇主要介绍了Linux中断的使用方法,通过按键来进行中断实验测试,并使用Linux定时器进行按键去抖。

3.png

此帖出自ARM技术论坛

回复

6292

帖子

0

资源

五彩晶圆(初级)

按键去抖是单片机控制电路编程的基础


回复

1266

帖子

3

资源

版主

感谢分享

个人签名

没有什么不可以,我就是我,不一样的烟火! 


回复

4719

帖子

1

资源

五彩晶圆(中级)

gpio自带的硬件去抖动很好用。

个人签名

默认摸鱼


回复
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

最新文章 更多>>
    随便看看
    PICO 太阳系时钟

    使用 PICO 和高精度时钟 DS3231 制作的太阳系时钟,使用micropython编程。 ...

    亿佰特物联网专家:什么是无线模块通信技术

    成都亿佰特电子科技有限公司自成立以来,一直致力于物联网与互联网无线通信技术的研发 ...

    烧录编程对芯片有何意义? | 创芯检测

    芯片在线烧录,集烧录与测试一体,得到了越来越多的人重视。事实上,烧录是一种将数据 ...

    ZCC2089电子烟咪头专用芯片

    自动称重机动态和静态称重方式,很好理解!

      自动称重机是一种高速高精度的在线检测重量设备,它的投入使用可以让企业生产流水 ...

    【基于NUCLEO-F746ZG电机开发应用】14.参数配置-电机参数配置

    [i=s] 本帖最后由 annysky2012 于 2021-10-20 21:59 编辑 [/i] 好几天没有更新了,天 ...

    关闭
    站长推荐上一条 1/10 下一条

    About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

    站点相关: 安防电子 汽车电子 手机便携 工业控制 家用电子 医疗电子 测试测量 网络通信 物联网

    北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

    电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2021 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
    快速回复 返回顶部 返回列表