Linux中断分层技术

浏览数：31 / 时间：2015年06月20日

一、中断嵌套
　　当系统正在执行某中断处理函数时，又产生了一个新的中断，这就叫做中断嵌套。当中断为慢速中断时，新的中断会取代当前中断，即当前中断没有执行完就结束了；当中断为快速中断时，新的终端就不会产生。这两种情况都是我们不愿意看到的情况，所以就有了今天的题目——中断分层。

二、中断分层
　　中断分层是将中断处理函数分为上下两个部分。上半部是与硬件相关的，下半部是与硬件无关的。与硬件无关的内容我们就可以将它分离出中断处理函数，交给内核在系统空闲的时候处理，这样就缩短了中断处理的时间，从而减小了中断丢失的几率。
　　分层方式：
　　　　1、软中断
　　　　2、tasklet
　　　　3、工作队列
三、工作队列处理方式
　　将中断下半部分的工作挂载到工作队列中去，在内核空闲的时候将工作调用。Linux内核使用struct workqueue_struct来描述一个工作队列，用struct work_struct来描述一个工作项。

struct workqueue_struct {
    unsigned int        flags;        /* I: WQ_* flags */
    union {
        struct cpu_workqueue_struct __percpu    *pcpu;
        struct cpu_workqueue_struct        *single;
        unsigned long                v;
    } cpu_wq;                /* I: cwq‘s */
    struct list_head    list;        /* W: list of all workqueues */

    struct mutex        flush_mutex;    /* protects wq flushing */
    int            work_color;    /* F: current work color */
    int            flush_color;    /* F: current flush color */
    atomic_t        nr_cwqs_to_flush; /* flush in progress */
    struct wq_flusher    *first_flusher;    /* F: first flusher */
    struct list_head    flusher_queue;    /* F: flush waiters */
    struct list_head    flusher_overflow; /* F: flush overflow list */

    mayday_mask_t        mayday_mask;    /* cpus requesting rescue */
    struct worker        *rescuer;    /* I: rescue worker */

    int            saved_max_active; /* W: saved cwq max_active */
    const char        *name;        /* I: workqueue name */
};

struct work_struct {
    atomic_long_t data;
    struct list_head entry;
    work_func_t func;
};

　　1、创建工作队列
　　create_workqueue(name)
　　参数：name为const char *类型，创建工作队列的名字
　　返回值：struct workqueue_struct*型指针
　　2、创建工作
　　INIT_WORK(_work, _func)
　　参数：

　　　　work：创建好工作项变量的地址
　　　　func：工作项中的成员func的名字
　　无返回值
　　3、提交工作
　　即将工作项挂载到工作队列中去。
　　int queue_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work)
　　参数：

　　　　wq：工作队列变量的地址
　　　　work：工作项变量的地址

　　其实Linux内核已创建好了一个默认的工作队列供用户使用，keventd_wq，这样我们就不用再去进行创建工作队列的工作。提交工作项到默认工作队列的函数为
　　int schedule_work(struct work_struct *work)
　　参数：要提交工作项的地址

工作队列应用代码：

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>

struct work_struct *work1,*work2;

void work1_func()
{
    printk("this is work1\n");
}

void work2_func()
{
    printk("this is work2\n");
}

int que_init()
{
    /*创建工作*/
    work1 = kmalloc(sizeof(struct work_struct),GFP_KERNEL);

    INIT_WORK(work1, work1_func);

    /*挂载工作到工作队列*/
    schedule_work(work1);

    /*创建工作*/
    work2 = kmalloc(sizeof(struct work_struct),GFP_KERNEL);

    INIT_WORK(work2, work2_func);

    /*挂载工作到工作队列*/
    schedule_work(work2);

    return 0;
}

void que_exit()
{

}

MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(que_init);
module_exit(que_exit);

将中断分层应用到键盘中断驱动程序中：

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/io.h>

#define GPGCON 0x56000060

/*定义工作队列*/
struct work_struct *work1;

void work1_func()
{
    printk("press key down\n");
}
int que_init()
{
    /*创建工作*/
    work1 = kmalloc(sizeof(struct work_struct),GFP_KERNEL);

    INIT_WORK(work1, work1_func);
}

/*中断处理函数*/
irqreturn_t key_int(int irq, void *dev_id)
{
    /*1、检测设备是否产生中断*/

    /*2、清除中断产生标志*/

    /*3、提交下半部分工作*/
    schedule_work(work1);

    return 0;
}

void key_hw_init()
{
    unsigned int data; 
    unsigned int *gpio_config;
    
    gpio_config = ioremap(GPGCON,4);
    data = readw(gpio_config);
    data &= ((3)|(3<<6)|(3<<10)|(3<<12)|(3<<14)|(3<<22));//~(0b11);
    data |= (2|(2<<6)|(2<<10)|(2<<12)|(2<<14)|(2<<22));//0b10;
    writew(data,gpio_config);
}

int key_open(struct inode *node, struct file *filp)
{
    return 0; 
}

struct file_operations key_fops = 
{
    .open = key_open,
    //.unlocked_ioctl = key_ioctl,
};

struct miscdevice key_miscdev = 
{
    .minor = 200,
    .name = "key",
    .fops = &key_fops,
};

static int key_init()
{
    /*注册设备*/
    misc_register(&key_miscdev);

    /*硬件初始化*/
    key_hw_init();
    
    /*注册中断*/
    request_irq(IRQ_EINT8,key_int,IRQF_TRIGGER_FALLING ,"key", 0);
    request_irq(IRQ_EINT11,key_int,IRQF_TRIGGER_FALLING ,"key", 0);
    request_irq(IRQ_EINT13,key_int,IRQF_TRIGGER_FALLING ,"key", 0);
    request_irq(IRQ_EINT14,key_int,IRQF_TRIGGER_FALLING ,"key", 0);
    request_irq(IRQ_EINT15,key_int,IRQF_TRIGGER_FALLING ,"key", 0);
    request_irq(IRQ_EINT19,key_int,IRQF_TRIGGER_FALLING ,"key", 0);

    que_init();
    printk("key.ko is ready\n");
    return 0;
}

static void key_exit()
{
    /*注销设备*/
    misc_deregister(&key_miscdev);
    /*注销中断*/
    free_irq(IRQ_EINT8, 0);
}

MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(key_init);
module_exit(key_exit);