wintelx 2020-03-01
我们使用中断的目的,就是为了在中断发生时,才去读操作,避免像查询一样一直read,从而占据大量的CPU。
一、阻塞: 当进程在读取外部设备的资源(数据),资源没有准备好,进程就会休眠。
linux应用中,大部分的函数接口都是阻塞 scanf(); read(); write(); accept();
休眠读取:
程序设计目的:App
去读取按键值,如果有按键中断触发(键值有改变)则打印,否则休眠.
如上框图所示:
在main函数中,进入while(1)死循环之后,执行read操作,
若按键值更新,则读取键值
若未更新,则进入休眠并等待更新,更新后,唤醒进程。
如何设置休眠机制?
1,将当前进程加入到等待队列头中 add_wait_queue(wait_queue_head_t * q, wait_queue_t * wait) 2,将当前进程状态设置成(可接受中断信号)TASK_INTERRUPTIBLE set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE) 3,让出调度--休眠 schedule(void)更加智能方便的接口,可以实现以上功能: wait_event_interruptible(wq, condition);
在驱动中如何写阻塞代码:
1,等待队列头 wait_queue_head_t init_waitqueue_head(wait_queue_head_t *q);//初始化队列头 2,在需要等待(没有数据)的时候,进行休眠 wait_event_interruptible(wait_queue_head_t wq, condition) // 内部会构建一个等待队列项/节点wait_queue_t 参数1: 等待队列头 参数2: 条件,如果是为假,就会等待,如果为真,就不会等待 可以用一标志位,来表示是否有数据 3,在一个合适的时候(有数据),会将进程唤醒 wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *q) 用法: wake_up_interruptible(&key_dev->wq_head); //同时设置标志位 key_dev->key_state = 1;
代码示例:
#include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/of.h> #include <linux/of_irq.h> #include <linux/interrupt.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/device.h> #include <linux/kdev_t.h> #include <linux/err.h> #include <linux/device.h> #include <asm/io.h> #include <asm/uaccess.h> #include <linux/wait.h> #include <linux/sched.h> #define GPXCON_REG 0X11000C20 //不可以从数据寄存器开始映射,要配置寄存器 #define KEY_ENTER 28 //0、设计一个描述按键的数据的对象 struct key_event{ int code; //按键类型:home,esc,enter int value; //表状态,按下,松开 }; //1、设计一个全局对象——— 描述key的信息 struct key_desc{ unsigned int dev_major; int irqno; //中断号 struct class *cls; struct device *dev; void *reg_base; struct key_event event; wait_queue_head_t wq_head; int key_state; //表示是否有数据 }; struct key_desc *key_dev; irqreturn_t key_irq_handler(int irqno, void *devid) { printk("----------%s---------",__FUNCTION__); int value; //读取按键状态 value = readl(key_dev->reg_base + 4) & (0x01<<2); if(value){ printk("key3 up\n"); key_dev->event.code = KEY_ENTER; key_dev->event.value = 0; }else{ printk("key3 down\n"); key_dev->event.code = KEY_ENTER; key_dev->event.value = 1; } //表示有数据,唤醒等待队列中的等待项 wake_up_interruptible(&key_dev->wq_head); //同时设置标志位,表示有数据 key_dev->key_state = 1; return IRQ_HANDLED; } //获取中断号 int get_irqno_from_node(void) { int irqno; //获取设备树中的节点 struct device_node *np = of_find_node_by_path("/key_int_node"); if(np){ printk("find node success\n"); }else{ printk("find node failed\n"); } //通过节点去获取中断号 irqno = irq_of_parse_and_map(np, 0); printk("iqrno = %d",key_dev->irqno); return irqno; } ssize_t key_drv_read (struct file * filp, char __user * buf, size_t count, loff_t * fops) { //printk("----------%s---------",__FUNCTION__); int ret; //在没有数据时,进行休眠 //key_state在zalloc初始化空间后,为0,则阻塞 wait_event_interruptible(key_dev->wq_head, key_dev->key_state); ret = copy_to_user(buf, &key_dev->event, count); if(ret > 0) { printk("copy_to_user error\n"); return -EFAULT; } //传递给用户数据后,将数据清除,否则APP每次读都是第一次的数据 memset(&key_dev->event, 0, sizeof(key_dev->event)); key_dev->key_state = 0; return count; } ssize_t key_drv_write (struct file *filp, const char __user * buf, size_t count, loff_t * fops) { printk("----------%s---------",__FUNCTION__); return 0; } int key_drv_open (struct inode * inode, struct file *filp) { printk("----------%s---------",__FUNCTION__); return 0; } int key_drv_close (struct inode *inode, struct file *filp) { printk("----------%s---------",__FUNCTION__); return 0; } const struct file_operations key_fops = { .open = key_drv_open, .read = key_drv_read, .write = key_drv_write, .release = key_drv_close, }; static int __init key_drv_init(void) { //演示如何获取到中断号 int ret; //1、设定全局设备对象并分配空间 key_dev = kzalloc(sizeof(struct key_desc), GFP_KERNEL); //GFP_KERNEL表正常分配内存 //kzalloc相比于kmalloc,不仅分配连续空间,还会将内存初始化清零 //2、动态申请设备号 key_dev->dev_major = register_chrdev(0, "key_drv", &key_fops); //3、创建设备节点文件 key_dev->cls = class_create(THIS_MODULE, "key_cls"); key_dev->dev = device_create(key_dev->cls, NULL, MKDEV(key_dev->dev_major, 0), NULL, "key0"); //4、硬件初始化 -- 地址映射或中断申请 key_dev->reg_base = ioremap(GPXCON_REG,8); key_dev->irqno = get_irqno_from_node(); ret = request_irq(key_dev->irqno, key_irq_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING, "key3_eint10", NULL); if(ret != 0) { printk("request_irq error\n"); return ret; } //初始化等待队列头 init_waitqueue_head(&key_dev->wq_head); //wait_queue_head_t *q return 0; } static void __exit key_drv_exit(void) { iounmap(GPXCON_REG); free_irq(key_dev->irqno, NULL); //free_irq与request_irq的最后一个参数一致 device_destroy(key_dev->cls, MKDEV(key_dev->dev_major, 0)); class_destroy(key_dev->cls); unregister_chrdev(key_dev->dev_major, "key_drv"); kfree(key_dev); } module_init(key_drv_init); module_exit(key_drv_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
key_drv.c
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #define KEY_ENTER 28 //0、设计一个描述按键的数据的对象 struct key_event{ int code; //按键类型:home,esc,enter int value; //表状态,按下,松开 }; int main(int argc, char *argv[]) { struct key_event event; int fd; fd = open("/dev/key0", O_RDWR); if(fd < 0) { perror("open"); exit(1); } while(1) { read(fd, &event, sizeof(struct key_event)); if(event.code == KEY_ENTER) { if(event.value) { printf("APP__ key enter down\n"); }else{ printf("APP__ key enter up\n"); } } } close(fd); return 0; }
key_test.c
ROOTFS_DIR = /home/linux/source/rootfs#根文件系统路径 APP_NAME = key_test MODULE_NAME = key_drv CROSS_COMPILE = /home/linux/toolchains/gcc-4.6.4/bin/arm-none-linux-gnueabi- CC = $(CROSS_COMPILE)gcc ifeq ($(KERNELRELEASE),) KERNEL_DIR = /home/linux/kernel/linux-3.14-fs4412 #编译过的内核源码的路径 CUR_DIR = $(shell pwd) #当前路径 all: make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) modules #把当前路径编成modules $(CC) $(APP_NAME).c -o $(APP_NAME) @#make -C 进入到内核路径 @#M 指定当前路径(模块位置) clean: make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) clean install: sudo cp -raf *.ko $(APP_NAME) $(ROOTFS_DIR)/drv_module #把当前的所有.ko文件考到根文件系统的drv_module目录 else obj-m += $(MODULE_NAME).o #指定内核要把哪个文件编译成ko endif
Makefile
测试:
./key_test & 后台运行,,top查看后台进程
在没有按键中断时,进程休眠阻塞
二、非阻塞
在读写的时候,若没有数据,立刻返回,并且返回一个出错码
(设计上,非阻塞方式在linux中用的比较少,因为会比较消耗资源)
在while循环中,如果没有数据,非阻塞的方式机会一直在内核与用户空间返回出错码,消耗资源,和没有休眠的方式差不多。
用户空间: open("/dev/key0", O_RDWR|O_NONBLOCK); //将fd设置为非阻塞方式,后续的IO操作都是基于非阻塞的fd ------------------------------------ 内核空间: 驱动中需要去区分,当前模式是阻塞还是非阻塞 //如果当前是非阻塞模式,并且没有数据,立马返回一个出错码 ssize_t key_drv_read (struct file *filep, char __user *buf, size_t count, loff_t *foops) { if(filp->f_flags & O_NONBLOCK && !key_dev->key_state) return -EAGAIN; } //如果为阻塞方式 或者 非阻塞下有数据,都不满足判断,会执行以下代码,兼容非阻塞模式 .... wait_event_interruptible ....