Hi3519v101gpio字符驱动-按键中断原子操作与信号量

于 2019-11-19 16:07:32 发布
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分类专栏： linux gpio kernel
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同一时间只有一个运用程序使用这个驱动，如下介绍两种方法

原子操作，该操作可以避免数据在读取、修改和存储过程中不被其他线程打断；

信号量获取，要是获取不到该运用程序就会休眠，等前面运用程序释放信号量，该程序会重新运用；

一、原子操作

1、驱动程序.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/sched.h>

//主设备号
int major;

//udev自动创建节点
static struct class *keyirqdrv_class;
static struct class_device *keyirqdrv_class_dev;

// 操作管脚为gpio14_2
// 该管脚采用boot_sel[1:0]硬件配置复用功能，现单板已经配置为gpio，默认高电平，按键按下为低电平
static void __iomem *key_base; //寄存器基地址

#define gpio_phy_base 0x1214E000   //key管脚物理地址
#define gpio_data key_base + 0x010 //GPIO 数据寄存器 ，0b00_0001_0000
#define gpio_dir key_base + 0x400  //GPIO 方向控制寄存器
#define gpio_is key_base + 0x404   //GPIO 中断触发寄存器
#define gpio_ibe key_base + 0x408  //GPIO 双沿触发中断寄存器
#define gpio_iev key_base + 0x40C  //GPIO 触发中断条件寄存器
#define gpio_ie key_base + 0x410   //GPIO 中断屏蔽寄存器
#define gpio_ris key_base + 0x414  //GPIO 原始中断状态寄存器
#define gpio_mis key_base + 0x418  //GPIO 屏蔽状态中断寄存器
#define gpio_ic key_base + 0x41C   //GPIO 中断清除寄存器

#define gpio_in 0x00 //配置为输入，1输出 0输入def
#define gpio_out_h 0xFF
#define gpio_out_l 0x00

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);
/* 中断事件标志, 中断服务程序置1 不进休眠，drv_read将它清0 进休眠*/
static volatile int ev_press = 0;

unsigned int val; //中断值

static atomic_t canopen = ATOMIC_INIT(1);//定义原子变量 canopen = 1

//引脚描述结构体
struct pin_irq_desc
{
    unsigned int irq;    //中断号
    unsigned int pin;    //中断标志寄存器，有中断产生时为1，无中断时为0
    unsigned int number; //编号
    char *name;          //名称
};

struct pin_irq_desc pins_desc[] =
    {
        {76, 0x04, 0x01, "key_irq"},
};

static irqreturn_t irq_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
    static unsigned int cnt = 0;
    unsigned int key;
    // printk("cnt = %d\n", cnt++);

    key = ioread8(gpio_ris); //读取中断标志位
    if (key == 0x04)
    {
        val = key;
        ev_press = 1;                         //不进去休眠
        wake_up_interruptible(&button_waitq); //唤醒休眠的进程
    }
    iowrite8(0xFF, gpio_ic); //清除中断

    return IRQ_HANDLED;
}

static int key_drv_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    if(!atomic_dec_and_test(&canopen))//自减后测试是否为0，为0返回true，否则返回false
    {
        atomic_inc(&canopen);
        return -EBUSY;
    }

    iowrite8(gpio_in, gpio_dir); //gpio14_2 配置为输入
    iowrite8(0x04, gpio_is);     //配置电平触发
    iowrite8(0x00, gpio_iev);    //配置下降沿触发或者是低电平触发
    iowrite8(0x00, gpio_ibe);    //配置单边沿触发
    iowrite8(0xFF, gpio_ic);     //清除中断
    iowrite8(0x04, gpio_ie);     //使能gpio14_2中断

    //Hi3519v101好几组GPIO只有一个中断号，所以这里得是共享中断IRQF_SHARED，作为共享中断，dev用来区分不同的中断
    request_irq(pins_desc->irq, irq_interrupt, IRQF_SHARED, pins_desc->name, (void *)&pins_desc);
    printk("set key rising irq mode\n");
    return 0;
}

static int key_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
    //如果没有按键动作, 休眠
    wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);

    __copy_to_user(buf, &val, 1);
    ev_press = 0; //数据拷贝给运用之后，一次中断完成，进去休眠

    return 0;
}

int key_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    atomic_inc(&canopen);//重新恢复canopen的值
    free_irq(pins_desc->irq, (void *)&pins_desc);
    return 0;
}

static struct file_operations key_drv_fops =
    {
        .owner = THIS_MODULE,
        .open = key_drv_open,
        .read = key_drv_read,
        .release = key_drv_close,
};

int key_drv_int(void)
{
    major = register_chrdev(0, "key_drv", &key_drv_fops);
    keyirqdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "key_drv");
    keyirqdrv_class_dev = device_create(keyirqdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "key"); //dev/key

    key_base = ioremap(gpio_phy_base, 0x1000);

    printk("key_data = 0x%x\n", (unsigned int)gpio_data);
    printk("key_dir = 0x%x\n", (unsigned int)gpio_dir);
    return 0;
}

void key_drv_exit(void)
{
    unregister_chrdev(major, "key_drv");
    device_unregister(keyirqdrv_class_dev);
    class_destroy(keyirqdrv_class);
}

module_init(key_drv_int);
module_exit(key_drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

2、运用程序.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;
    unsigned int val = 0;

    fd = open("/dev/key", O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("can`t open!\n");
        return -1;
    }
        
    while (1)
    {
        read(fd, &val, 1);
        printf("key down!get val = %d\n", val);
    }    

    return 0;
}

3、Makefile

#内核路径
KERN_DIR = /home/osrc/Hi3519V101_SDK_V1.0.4.0/osdrv/opensource/kernel/linux-3.18.y
 
all:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 
 
clean:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
	rm -rf modules.order
 
obj-m += key_irq_atomic_drv.o

4、测试

第二次运行./test_key_irq_block_drv设备不能打开！

/ # insmod key_irq_block_drv.ko
key_data = 0xfea4e010
key_dir = 0xfea4e400
/ # ./test_key_irq_block_drv &
/ # set key rising irq mode

/ #
/ # key down!get val = 4
key down!get val = 4
key down!get val = 4

/ #
/ # ./test_key_irq_block_drv
can`t open!
/ #
/ #
/ #
/ # ./test_key_irq_block_drv
can`t open!

二、信号量

1、驱动.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/sched.h>

//主设备号
int major;

//udev自动创建节点
static struct class *keyirqdrv_class;
static struct class_device *keyirqdrv_class_dev;

// 操作管脚为gpio14_2
// 该管脚采用boot_sel[1:0]硬件配置复用功能，现单板已经配置为gpio，默认高电平，按键按下为低电平
static void __iomem *key_base; //寄存器基地址

#define gpio_phy_base 0x1214E000   //key管脚物理地址
#define gpio_data key_base + 0x010 //GPIO 数据寄存器 ，0b00_0001_0000
#define gpio_dir key_base + 0x400  //GPIO 方向控制寄存器
#define gpio_is key_base + 0x404   //GPIO 中断触发寄存器
#define gpio_ibe key_base + 0x408  //GPIO 双沿触发中断寄存器
#define gpio_iev key_base + 0x40C  //GPIO 触发中断条件寄存器
#define gpio_ie key_base + 0x410   //GPIO 中断屏蔽寄存器
#define gpio_ris key_base + 0x414  //GPIO 原始中断状态寄存器
#define gpio_mis key_base + 0x418  //GPIO 屏蔽状态中断寄存器
#define gpio_ic key_base + 0x41C   //GPIO 中断清除寄存器

#define gpio_in 0x00 //配置为输入，1输出 0输入def
#define gpio_out_h 0xFF
#define gpio_out_l 0x00

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);
/* 中断事件标志, 中断服务程序置1 不进休眠，drv_read将它清0 进休眠*/
static volatile int ev_press = 0;

unsigned int val; //中断值

static DEFINE_SEMAPHORE(button_lock);     //定义互斥锁

//引脚描述结构体
struct pin_irq_desc
{
    unsigned int irq;    //中断号
    unsigned int pin;    //中断标志寄存器，有中断产生时为1，无中断时为0
    unsigned int number; //编号
    char *name;          //名称
};

struct pin_irq_desc pins_desc[] =
    {
        {76, 0x04, 0x01, "key_irq"},
};

static irqreturn_t irq_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
    static unsigned int cnt = 0;
    unsigned int key;
    // printk("cnt = %d\n", cnt++);

    key = ioread8(gpio_ris); //读取中断标志位
    if (key == 0x04)
    {
        val = key;
        ev_press = 1;                         //不进去休眠
        wake_up_interruptible(&button_waitq); //唤醒休眠的进程
    }
    iowrite8(0xFF, gpio_ic); //清除中断

    return IRQ_HANDLED;
}

static int key_drv_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    /* 获取信号量 */
    down(&button_lock);
    
    iowrite8(gpio_in, gpio_dir); //gpio14_2 配置为输入
    iowrite8(0x04, gpio_is);     //配置电平触发
    iowrite8(0x00, gpio_iev);    //配置下降沿触发或者是低电平触发
    iowrite8(0x00, gpio_ibe);    //配置单边沿触发
    iowrite8(0xFF, gpio_ic);     //清除中断
    iowrite8(0x04, gpio_ie);     //使能gpio14_2中断

    //Hi3519v101好几组GPIO只有一个中断号，所以这里得是共享中断IRQF_SHARED，作为共享中断，dev用来区分不同的中断
    request_irq(pins_desc->irq, irq_interrupt, IRQF_SHARED, pins_desc->name, (void *)&pins_desc);
    printk("set key rising irq mode\n");
    return 0;
}

static int key_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
    //如果没有按键动作, 休眠
    wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);

    __copy_to_user(buf, &val, 1);
    ev_press = 0; //数据拷贝给运用之后，一次中断完成，进去休眠

    return 0;
}

int key_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    free_irq(pins_desc->irq, (void *)&pins_desc);
    up(&button_lock);
    return 0;
}

static struct file_operations key_drv_fops =
    {
        .owner = THIS_MODULE,
        .open = key_drv_open,
        .read = key_drv_read,
        .release = key_drv_close,
};

int key_drv_int(void)
{
    major = register_chrdev(0, "key_drv", &key_drv_fops);
    keyirqdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "key_drv");
    keyirqdrv_class_dev = device_create(keyirqdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "key"); //dev/key

    key_base = ioremap(gpio_phy_base, 0x1000);

    printk("key_data = 0x%x\n", (unsigned int)gpio_data);
    printk("key_dir = 0x%x\n", (unsigned int)gpio_dir);
    return 0;
}

void key_drv_exit(void)
{
    unregister_chrdev(major, "key_drv");
    device_unregister(keyirqdrv_class_dev);
    class_destroy(keyirqdrv_class);
}

module_init(key_drv_int);
module_exit(key_drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

测试程序，Makefile同上

2、测试

第一个运用程序线程为160，第二个运用程序线程为161

/ # insmod key_irq_block_drv.ko
key_data = 0xfea4e010
key_dir = 0xfea4e400
/ # ./test_key_irq_block_drv &
/ # set key rising irq mode

/ #
/ # ps
PID   USER     TIME   COMMAND
    1 root       0:00 {linuxrc} init
    2 root       0:00 [kthreadd]
    3 root       0:00 [ksoftirqd/0]
    4 root       0:00 [kworker/0:0]
    5 root       0:00 [kworker/0:0H]
    6 root       0:00 [kworker/u4:0]
    7 root       0:00 [rcu_sched]
    8 root       0:00 [rcu_bh]
    9 root       0:00 [migration/0]
   10 root       0:00 [migration/1]
   11 root       0:00 [ksoftirqd/1]
   12 root       0:00 [kworker/1:0]
   13 root       0:00 [kworker/1:0H]
   14 root       0:00 [khelper]
   15 root       0:00 [kdevtmpfs]
   16 root       0:00 [netns]
   17 root       0:00 [writeback]
   18 root       0:00 [bioset]
   19 root       0:00 [kblockd]
   20 root       0:00 [spi0]
   21 root       0:00 [kworker/u4:1]
   24 root       0:00 [spi1]
   29 root       0:00 [spi2]
   32 root       0:00 [spi3]
   35 root       0:00 [rpciod]
   36 root       0:00 [kworker/1:1]
   37 root       0:00 [kswapd0]
   38 root       0:00 [fsnotify_mark]
   39 root       0:00 [nfsiod]
   47 root       0:00 [kpsmoused]
   48 root       0:00 [cfinteractive]
   49 root       0:00 [ipv6_addrconf]
   50 root       0:00 [deferwq]
   51 root       0:00 [kworker/u4:2]
   52 root       0:00 [mmcqd/0]
   53 root       0:00 [mmcqd/0boot0]
   54 root       0:00 [mmcqd/0boot1]
   55 root       0:00 [kworker/1:2]
   56 root       0:00 [kworker/0:1]
   57 root       0:00 [kworker/1:3]
   71 root       0:00 udevd --daemon
  131 root       0:00 udevd --daemon
  135 root       0:00 -sh
  156 root       0:00 udevd --daemon
  160 root       0:00 ./test_key_irq_block_drv
  161 root       0:00 ./test_key_irq_block_drv
  162 root       0:00 ps


/ # ./test_key_irq_block_drv &
/ # ps
PID   USER     TIME   COMMAND
    1 root       0:00 {linuxrc} init
    2 root       0:00 [kthreadd]
    3 root       0:00 [ksoftirqd/0]
    4 root       0:00 [kworker/0:0]
    5 root       0:00 [kworker/0:0H]
    6 root       0:00 [kworker/u4:0]
    7 root       0:00 [rcu_sched]
    8 root       0:00 [rcu_bh]
    9 root       0:00 [migration/0]
   10 root       0:00 [migration/1]
   11 root       0:00 [ksoftirqd/1]
   12 root       0:00 [kworker/1:0]
   13 root       0:00 [kworker/1:0H]
   14 root       0:00 [khelper]
   15 root       0:00 [kdevtmpfs]
   16 root       0:00 [netns]
   17 root       0:00 [writeback]
   18 root       0:00 [bioset]
   19 root       0:00 [kblockd]
   20 root       0:00 [spi0]
   21 root       0:00 [kworker/u4:1]
   24 root       0:00 [spi1]
   29 root       0:00 [spi2]
   32 root       0:00 [spi3]
   35 root       0:00 [rpciod]
   36 root       0:00 [kworker/1:1]
   37 root       0:00 [kswapd0]
   38 root       0:00 [fsnotify_mark]
   39 root       0:00 [nfsiod]
   47 root       0:00 [kpsmoused]
   48 root       0:00 [cfinteractive]
   49 root       0:00 [ipv6_addrconf]
   50 root       0:00 [deferwq]
   51 root       0:00 [kworker/u4:2]
   52 root       0:00 [mmcqd/0]
   53 root       0:00 [mmcqd/0boot0]
   54 root       0:00 [mmcqd/0boot1]
   55 root       0:00 [kworker/1:2]
   56 root       0:00 [kworker/0:1]
   57 root       0:00 [kworker/1:3]
   71 root       0:00 udevd --daemon
  131 root       0:00 udevd --daemon
  135 root       0:00 -sh
  156 root       0:00 udevd --daemon
  160 root       0:00 ./test_key_irq_block_drv
  161 root       0:00 ./test_key_irq_block_drv
  162 root       0:00 ps
/ # kill -9 160
set key rising irq mode
/ #
/ #

 

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