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提取码：1688
教学内容：
1 、内核中断
Linux操作系统下同裸机程序一样，需要利用中断机制来处理硬件的异步事件，但用户态不允许中断事件，因此中断必须由设备驱动程序来接收与处理，如果CPU接收到一个中断，它会停止一切工作，调用中断处理函数，此时进程调度也会停止，所以就要求我们的中断处理一定要快。
中断处理程序运行在中断上下文中，注意事项如下：
- 中断处理程序不能停止运行
- 不能使用导致睡眠的处理机制（互斥锁、信号量等），用自旋锁代替
- 中断处理函数不能与用户空间直接交互数据
- 中断处理函数不必是可重用的
- 中断处理函数可以被嵌套（不同优先级之间）
- 中断处理函数执行时间尽可能短，中断处理通常分两个部分：
顶半部：为下半部做准备，并表示已经服务了此中断（相当于登记中断）
底半部：完成重大工作负载，执行过程中所有中断都是使能的（具体处理中断）
对于，底半部的中断处理，为了不占用CPU太多时间，可以采用队列和微线程的方式处理底半部中断程序，顶半部的登记工作一般在__init或open函数中完成。
#include <linux/interrupt.h> //申请中断
int request_irq(unsigned int irq,
irqreturn_t(*handler)(int,void*),
unsigned long irqflag,
const char *devname, void *dev_id);
参数1：中断号，所申请的中断向量，比如EXIT0中断等并定义在mach/irqs.h
参数2：中断服务程序
参数3：中断属性设置，定义在linux/interrupt.h
IRQF_DISABLED, 用于保证中断不被打断和嵌套（值为0）
IRQF_SHARED, 申请子中断时，共享中断源
IRQF_SAMPLE_RANDOM, 中断可能被用来产生随机数
参数4：中断名字，cat /proc/interrupts 可察看系统中断申请与使用情况
参数5：中断参数，作为共享中断时用于区别不同中断的参数irqreturn_t的第二个参数
返回0为成功，失败返回-INVAL或-EBUSY
void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id); // 释放中断
参数1：所要清除中断服务程序的中断号
参数2：中断参数，同申请时的值一致
void enable_irq(unsigned int irq); // 使能中断
参数：中断号
void disable_irq(unsigned int irq); // 关闭中断，并等待中断处理完成后返回
参数：中断号
void disable_irq_nosync(unsigned int irq); // 关闭中断，立即返回
参数：中断号
注意：当用户在中断处理函数中关闭中断时应当使用disable_irq_nosync，否则会形成死锁
如果中断程序比较短，就不必要把中断分为二个部分，
对于中断的设置，可以使用
#include <linux/irq.h>
int set_irq_type(int irq, int edge);
参数1：中断号 #include <mach/irqs.h>
参数2:外部中断触发方式定义在linux/irq.h
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW,
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,
IRQ_TYPE_EDGE_RISING,
IRQ_TYPE_EDGE_BOTH
具体程序如下：
//**************************************************
#include <linux/module.h> /*module_init()*/
#include <linux/kernel.h> /* printk() */
#include <linux/init.h> /* __init __exit */
#include <linux/fs.h> /* file_operation */
#include <asm/uaccess.h> /* copy_to_user, copy_from_user */
#include <linux/device.h> /*class ,class_create ,device_create 等*/
#include <linux/errno.h> /* Error number */
#include <linux/delay.h> /* udelay */
#include <mach/regs-gpio.h> /*S3C2410_GPGCON ,S3C2410_GPIO_IRQ*/
#include <linux/pci.h> /*S3C24XX_VA_GPIO*/
#include <linux/irq.h> //set_irq_type ,IRQ_TYPE_EDGE_FALLING
#include <linux/interrupt.h> //request_irq , free_irq
#include <mach/irqs.h> //IRQ_EINT2
#include <linux/gpio.h> //s3c2410_gpio_cfgpin();
#define DRIVER_NAME "key13_eint"
static int MAJOR_NR = 0; /* Driver Major Number */
static int MINOR_NR = 0; //次设备起始号
struct class *my_class;
static struct semaphore readable; //信息号，阻塞read调用,后续知识
static unsigned char key;
static irqreturn_t buttons_interrupt(int irq, void *dev_id) //和request_irq第二参数对应
{
key = (unsigned int)dev_id;
up(&readable);
return 0;
}
static int keyDriver_open(struct inode *inode, struct file *file)
{return 0;}
static int keyDriver_release(struct inode *inode, struct file *file)
{ return 0;}
static int keyDriver_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp)
{
int ret = 0;
if(down_interruptible(&readable) != 0){return 0;}
ret = copy_to_user(buff, &key, sizeof(key));
if(ret != 0){
PRINTK("in function read,copy_to_user function run failed!\n");
return ret;
}
return sizeof(key);
}
static struct file_operations keyDriver_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = keyDriver_read,
.open = keyDriver_open,
.release = keyDriver_release,
};
static int __init myModule_init(void)
{
int ret;
/* Module init code */
PRINTK("keyDriver_init\n");
sema_init(&readable, 0); //信号量初始化
ret = set_irq_type(IRQ_EINT2,IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);//设置外部中断
if(ret != 0){
PRINTK("IRQ_EINT2 set irq type failed!\n");
return ret;
}
ret = set_irq_type(IRQ_EINT3,IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);
if(ret != 0){
PRINTK("IRQ_EINT3 set irq type failed!\n");
return ret;
}
ret = set_irq_type(IRQ_EINT4,IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);
if(ret != 0){
PRINTK("IRQ_EINT4 set irq type failed!\n");
return ret;
}
ret = request_irq(IRQ_EINT2,buttons_interrupt, IRQF_DISABLED,"KEY1", (void *)1);
ret = request_irq(IRQ_EINT3,buttons_interrupt, 0,"KEY2", (void *)2);
ret = request_irq(IRQ_EINT4,buttons_interrupt, 0,"KEY3", (void *)3);
MAJOR_NR = register_chrdev(MAJOR_NR, DRIVER_NAME, &keyDriver_fops);
if(MAJOR_NR < 0)
{
PRINTK("register char device fail!\n");
return MAJOR_NR;
}
my_class=class_create(THIS_MODULE,"udev_key13_eint");
device_create(my_class,NULL, MKDEV(MAJOR_NR, MINOR_NR), NULL,DRIVER_NAME);
PRINTK("register myDriver OK! Major = %d\n", MAJOR_NR);
return 0;
}
static void __exit myModule_exit(void)
{
PRINTK("exit in\n");
free_irq(IRQ_EINT2, (void *)1);
free_irq(IRQ_EINT3, (void *)2);
free_irq(IRQ_EINT4, (void *)3);
if(MAJOR_NR > 0)
{
unregister_chrdev(MAJOR_NR, DRIVER_NAME);
device_destroy(my_class,MKDEV(MAJOR_NR, MINOR_NR));
class_destroy(my_class);
PRINTK("myModule_exit ok\n");
}
return;
}
module_init(myModule_init);
module_exit(myModule_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("HB");
//**************************************************
如果中断处理程序比较大，可以使用上下文分开的形式，对于下文的执行，可以使用队列或者微线程方式。
2 、内核微线程：（参考 7 、嵌入式 linux 设备驱动 \02 、字符设备驱动 \somecode\1_basic_cdriver\2_advanced_cdriver\1_interrupt\1_key13_eint ）
创建方法一:
//直接利用宏直接创建
DECLARE_TASKLET(name, func, data)；
参数分别为：微线程名称、任务处理函数、任务处理函数的参数
//微线程调度函数
void tasklet_schedule(struct tasklet_struct * );
函数功能：将tasklet加入tasklet_(hi_)vec后，激发软件中断，并立即返回
//微线程销毁函数
void tasklet_kill(struct tasklet_struct * );
//*****************************************
#include <linux/interrupt.h>
void tasklet_function( unsigned long data );//声明已定义的任务处理函数
DECLARE_TASKLET(my_tasklet, tasklet_function, tasklet_data);
tasklet_schedule(&my_tasklet); //中断处理程序中调用
......
//使用完毕后，调用以下函数销毁已初始化的微线程
tasklet_kill(&key_tasklet);
//*****************************************
创建方法二:
//微线程初始化函数
void tasklet_init(struct tasklet_struct *t,
void (*func)(unsigned long), unsigned long data)；
参数1：用户已定义tasklet_struct 变量的地址
参数2：tasklet的任务处理函数
参数3：func函数的参数
//微线程调度函数
void tasklet_schedule(struct tasklet_struct * );
函数功能：将tasklet加入tasklet_(hi_)vec后，激发软件中断，并立即返回
//微线程销毁函数
void tasklet_kill(struct tasklet_struct * );
//**************
其他的功能：
微线程禁止、打开、激发软中断：
//禁止微线程调度，其中tasklet_disable_nosync( )函数和disable_irq_nosync( )类似
void tasklet_disable(struct tasklet_struct * );
void tasklet_disable_nosync(struct tasklet_struct * );
//允许微线程调度
void tasklet_enable(struct tasklet_struct * );
3 、工作队列：
对于队列方式可以实现阻塞进程的唤醒，具体队列程序如下：
1）、定义工作结构体和自定义队列结构体
static struct workqueue_struct *key_workqueue;
static struct work_struct key_work;
//static struct workqueue_struct *key_workqueue;
//struct delayed_work key_work;
2）、在open或者__init中创建队列和初始化任务
key_workqueue = create_workqueue("key_queue");
INIT_WORK(&key_work,keyScan_Handler);
//key_workqueue = create_workqueue("key_queue");
//INIT_DELAYED_WORK(&dwork, func);
3）、在中断(适当的地址)中把任务添加到队列中去
queue_work(key_workqueue,&key_work);
//int queue_delayed_work(key_workqueue,&key_work,unsigned long delay);
4）、在退出时候，把队列任务清空，销毁队列（在__exit）
flush_workqueue(key_workqueue);
destroy_workqueue(key_workqueue);
注意：在队列中也可以不使用自定义队列，使用全局内核队列，这样就不需要定义、创建、清空、销毁等动作，只需把任务添加全局队列即可；绿色的为带延时的队列。
//添加任务到内核全局工作队列
int schedule_work(struct work_struct *work);
参数：已初始化的工作
4 、内核并发处理
当多个进程、线程或中断、正常用户程序同时访问同一个资源，可能导致错误，因此内核需要提供并发控制机制，对公共资源的访问进行同步控制，确保共享资源的安全访问。
一般linux中包含了众多的互斥与同步机制，包括信号量、互斥体、自旋锁、原子操作、读写锁等来实现并发机制的实现。
情况一、单核处理器
对于单核处理器来说，进程只是在宏观上并行，而在微观上是串行的，所以对于一个公共区域操作，几个进程之间对区域操作不存在竞发状态，只要防止在进程对区域读写的时候，不被打断即可，为此分二种情况，一种是抢占性内核、即高优先级进程能够打断低优先级进程，另一种是非抢占性内核，只有中断才可能打断进程；所以在抢占性单核情况要使用自旋锁和关中断，在非抢占内核情况下仅仅只要关中断。
情况二、多核处理器（SMP系统）
对于上述单核的情况只能防止一个处理器的竞发，如果多核的情况就不能防止了，为此，只能在临界区段（即公共区域）加上自旋锁。
手段一：中断屏蔽
Local_irq_disable(); //屏蔽所有中断
...... //临界区代码
Local_irq_enable(); //开放所有中断
注：使用该函数有时会出现问题，如果在屏蔽中断前，中断已被关闭，那么在开放中断时之前默认处于关闭状态的中断被打开。
我们可以通过下面的方法避免这种情况：
Local_irq_save(); //保存中断状态，关闭所有中断
...... //临界区代码
Local_irq_restore(); //打开中断，恢复关闭前中断状态
手段二：自旋锁
1）、定义自旋锁
static struct spinlock my_spin_lock;
//static spinlock_t my_spin_lock;
2）、初始化自旋锁
spin_lock_init(&my_spin_lock);
3）、在程序区加锁，离开解锁，加解锁有四种形式
//获得自旋锁，（可自旋等待，可被软、硬件中断）
void spin_lock(spinlock_t *my_spinlock);
//获得自旋锁，（可自旋等待，保存中断状态并关闭软、硬件中断）
void spin_lock_irqsave(spinlock_t *my_spinlock, unsigned long flags);
//获得自旋锁，（可自旋等待，不保存中断状态关闭软、硬件中断）
void spin_lock_irq(spinlock_t *my_spinlock);
//获得自旋锁，（可自旋等待，不保存中断状态关闭硬件中断）
void spin_lock_bh(spinlock_t *lock);
注意：进程在获取自旋锁失败自旋等待时都不可以被系统消息打断
/释放自旋锁，退出临界区，严格与上面加锁对应
void spin_unlock(spinlock_t *lock)
void spin_unlock_irqrestore(spinlock_t *lock, unsigned long flags)
void spin_unlock_irq(spinlock_t *lock)
void spin_unlock_bh(spinlock_t *lock)
//尝试获得自旋锁，（不自旋等待，成功返回1、失败则返回0）
int spin_trylock(spinlock_t *lock)
//*************************************
#include <linux/spinlock.h>
spinlock_t my_spinlock;
spin_lock_init(&my_spinlock);
//或者spinlock_t my_spinlock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
spin_lock(&my_spinlock);
....... //临界区代码
spin_unlock(&my_spinlock);
//***************************************
手段三：互斥和信号量（和 linux 系统编程类似）
1）、定义信号量
struct semaphore sem;
2）、初始化信号量
void sema_init(struct semaphore *sem, int val);
val:信号值
3）、加或减信号量
// 获取（等待）信号量，（减操作，不能被系统消息打断，会导致调用者睡眠）
void down(struct semaphore *sem);
// 获取（等待）信号量，（减操作，可以被系统消息打断，会导致调用者睡眠）
int down_interruptible(struct semaphore *sem);
//尝试获得信号量，成功返回0，失败返回非0，不会导致调用者睡眠
int down_trylock(struct semaphore *sem);
// 释放信号量，即使信号量加1（如果线程睡眠，将其唤醒）
void up(struct semaphore *sem);
//************************************
#include <linux/semaphore.h>
struct semaphore my_sema; //信号量
sema_init(&my_sema, 1); //信号量初始化为1,与init_MUTEX(my_sema)等效
//定义一个semaphore变量，并初始化为1
//DECLARE_MUTEX(my_sema)；
down_interruptible(&my_sema); //获取信号量（减操作）
..... //临界区代码
up(&bufflock); //释放信号量（加操作）
//**************************************
1）、互斥锁定义和初始化
struct mutex mut；
mutex_init(&mut)；
//DEFINE_MUTEX(mutexname) //一步定义和初始化
2）、加、解锁
//获得互斥体（加锁），（不能被系统消息打断，若获取该锁失败则进入睡眠）
extern void mutex_lock(struct mutex *lock);
//获得互斥体（加锁），（可以被系统消息打断，若获取该锁失败则进入睡眠）
extern int mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock);
//尝试获得互斥体（加锁），成功返回0，失败返回错误值
extern int mutex_trylock(struct mutex *lock);
//释放互斥体（解锁）
extern void mutex_unlock(struct mutex *lock);
//***********************************
#include <linux/mutex.h>
struct mutex my_mutex;
mutex_init(&my_mutex);
//或者static DEFINE_MUTEX(my_mutex)；
mutex_lock(&my_mutex); //获取信号量（减操作）
..... //临界区代码
mutex_unlock(&my_mutex); //释放信号量（加操作）
//***************************************
5 、延时与内核定时器
Linux系统定时器能以可编程的频率中断处理器，此频率为每秒的定时器节拍数，对应内核变量HZ，即1秒中产生的节拍数。
每当系统定时器中断产生，内部计数器值就加1，此计数器是一个64位的变量"jiffies_64",开发者常使用unsigned long型的变量"jiffies",此或者和jiffies_64相同或者为jiffies_64的低32位（jiffies和jiffies_64相同与否取决于平台），该变量记录了自上次操作系统引导以来的时钟滴答数。
内核定时器：
#include <linux/timer.h>
// 定时器结构体类型
struct timer_list
{
struct list_head entry;
//用来形成链表,由内核管理，申请一个定时器，自动加入链表
unsigned long expires;
//定时器到期时间（指定一个时刻，即， jiffies计数值）
void (*function)(unsigned long);
// 定时器处理函数
unsigned long data;
// 作为参数被传入定时器处理函数
......
};
// 初始化定时器
void init_timer(struct timer_list *timer);
//添加定时器。定时器开始计时
void add_timer(struct timer_list * timer);
//删除定时器,在定时器到期前禁止一个已注册定时器
int del_timer(struct timer_list * timer);
//如果定时器函数正在执行则在函数执行完后返回，其它情况同上
int del_timer_sync(struct timer_list *timer);
//更新定时器到期时间，并开启定时器
int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires);
//查看定时器是否正在被调度运行//return value: 1 if the timer is pending, 0 if not.
int timer_pending(const struct timer_list *timer);
设计步骤:
1）、创建struct timer_list结构体，并且把赋值定时时间，函数入口，函数参数等。
struct timer_list my_timer;
my_timer.data = 0L;
my_timer.function = timer_handler;
my_timer.expires = jiffies + 1*HZ;
2）、初始化定时器
init_timer(&my_timer);
3）、启动定时
add_timer(&my_timer);
4）、如需重复执行, 需要重新初始化并启动定时器
my_timer.expires = jiffies + 1 * HZ/n; //1/n秒定时
add_timer(&my_timer);
//mod_timer(&my_timer, jiffies+1*HZ);
5）、关闭或者卸载的时候把定时器销毁
del_timer_sync(&my_timer);
//**************************************
struct timer_list myTimer;
init_timer(&myTimer);
myTimer.expires = jiffies + 3 * HZ;
myTimer.data = 0L;
myTimer.function = timerHandler;
add_timer(&myTimer); //添加定时器到内核
// 定时器处理函数，计数次数 n = t*HZ(t单位为秒)
void timerHandler(unsigned long data)
{
// 如需重复执行, 需要重新初始化并启动定时器
myTimer.expires = jiffies + 3 * HZ;
add_timer(&myTimer);
}
......
del_timer_sync(&myTimer); //使用完毕删除定时器
//*********************************************
内核延时：
内核延时分为，等待延时和睡眠延时，对于等待延时很短，在延时期间会一直忙等待（即占据CPU）；另一种如果延时较长，进程会进入睡眠延时（即让出CPU）
短延迟 **-**不依赖于时钟滴答，与具体的CPU类型相关
#include <linux/delay.h>
void ndelay(unsigned long nsecs)； //纳秒级延时
void udelay(unsigned long usecs)； //微秒级延时
void mdelay(unsigned long msecs)； //毫秒级延时
注：这三个延时函数使任务进入忙等待，一般不太长的时间可以用它
长延时 **-**长于一个时钟滴答，为了提高系统运行效率，当前进程需要进入睡眠，让出处理器。
void msleep(unsigned int millisecs);
unsigned long msleep_interruptible(unsigned int millisecs);
void ssleep(unsigned int seconds);
以上三个函数本质都是依赖于等待队列来实现进程睡眠，让出处理器的。
队列实现一：（自建队列）
#include<linux/wait.h>
long wait_event_timeout(wait_queue_head_t q, condition,long timeout);
long wait_event_interruptible_timeout(wait_queue_head_t q, condition,long timeout);
/*这些函数在给定队列上睡眠, 但是它们在超时(以 jiffies 表示)到后返回。如果超时，函数返回 0; 如果这个进程被其他事件唤醒，则返回以 jiffies 表示的剩余的延迟实现；返回值从不会是负值*/
//*****************
#include <linux/wait.h>
wait_queue_head_t wait;
init_waitqueue_head(&wait);
wait_event_interruptible_timeout(wait,0,delay);
//********************
队列实现二：
#include <linux/sched.h>
signed long schedule_timeout(signed long timeout);
注：等待队列wait_event_timeout函数内部也是通过该函数实现，使用schedule_timeout可以避免声明和使用多余的等待队列头
/*timeout 是要延时的 jiffies 数。除非这个函数在给定的 timeout 流失前返回，否则返回值是 0 。schedule_timeout 要求调用者首先设置当前的进程状态。为获得一个不可中断的延迟, 可使用 TASK_UNINTERRUPTIBLE 代替。如果你忘记改变当前进程的状态, 调用 schedule_time 如同调用 shcedule，建立一个不用的定时器。*/
使用实例：
//*************************
#include <linux/sched.h>
......
long delay = 100;
set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
schedule_timeout(delay);
.....
//*************************
set_current_state为设置当前进程的状态，调度器在定时器到时且进程状态变为TASK_RUNNING时才运行该进程，若实现不可中断的延迟可用TASK_UNINTERRUPTIBLE。若使用前忘记改变进程的状态，则定时器不起作用，不能实现延迟
6 、 Linux 驱动阻塞与非阻塞
阻塞操作，是指在执行设备操作时，若不能获得资源，则挂起进程直到满足可操作条件后再进行各项操作，实现阻塞一般使用等待队列或信号量的方法。
非阻塞，进程在不能进行设备操作时，并不挂起，它或者放弃，或者不停地查询，直到可以进行操作为止，对于非阻塞而言，如果要知道能不能操作，就必须不断的查询，一般使用轮询操作。
阻塞实现：
等待队列在Linux内核中用来阻塞或唤醒一个进程，也可以用来同步对系统资源的访问，还可以实现延迟功能。
实现方法 1--- 信号量：
1）、定义信号并初始化
static struct semaphore readable;
sema_init(&readable, 0); //信号量初始化为0
2）、在需要阻塞的系统调用中，使用down操作（假设read阻塞）
if(down_interruptible(&readable) != 0) //read阻塞实现
return 0;
3）、在把数据放入之后，能够让用户层能读取到字符的地方，up操作（假设在中断中）
up(&readable);
注：down_interruptible会在没信号量的情况下，阻塞，而睡眠。
实现方法 2-- 等待队列：
单任务情况：
1）、定义和初始化等待队列头
//定义一个等待队列头
wait_queue_head_t my_queue;
//初始一个等待队列头
init_waitqueue_head(&my_queue);
//定义并初始化一个等待队列头
//DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(my_queue);
2）、定义一个条件flag，非0为真，0为假；依据条件把当前进程加入队列
static int flag = 0;
wait_event_interruptible(my_queue,flag);
3）、在需要的地址唤醒进程
flag = 1;
wake_up_interruptible(&my_queue);
//*******************************
#include <linux/wait.h>
//定义等待队列头
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(my_queue);
static int flag = 0;
.....
//判断flag条件如果为假，将当前进程推入等待队列并将其睡眠
wait_event_interruptible(my_queue,flag);
flag = 0;
.....
void func()
{
flag = 1;
wake_up_interruptible(&my_queue);
}
//******************************
1）、定义和初始化等待队列头
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(key_waitqueue_head);
2）、将当前进程推入等待队列将其睡眠
interruptible_sleep_on(&key_waitqueue_head);
3）、在需要的地址唤醒进程
wake_up_interruptible(&key_waitqueue_head);
非阻塞实现：
select()函数是提供给用户的接口函数，该函数通过系统调用最终会引发设备驱动中的poll()函数被执行，该机制可以实现一个用户进程对多个设备驱动文件的监测，在设备驱动中的轮询编程poll()函数，为file_operation成员之一。
轮询方法：
#include <sys/select.h>
//在应用程序中调用的文件描述符监测函数
int select(int numfds, fd_set *readfds,
fd_set *writefds, fd_set *exceptfds,
struct timeval *timeout);
参数numfds：待监听中最大描述符值加一
参数readfds：监听读操作的文件描述符集合
参数writefds：监听写操作的文件描述符集合
参数exceptfds：监听异常处理的文件描述符集合
参数timeout:监听等待超时退出select()
返回值 如果参数timeout设为NULL则表示select（）没有timeout。
错误代码 执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数，如果返回0代表在描述词状态改变前已超过timeout时间，当有错误发生时则返回-1，错误原因存于errno，此时参数readfds，writefds，exceptfds和timeout的值变成不可预测。
//文件描述符集合的变量的定义
fd_set fds；
//清空描述符集合
FD_ZERO(fd_set *set);
//加入一个文件描述符到集合中
FD_SET(int fd, fd_set *set);
//从集合中清除一个文件描述符
FD_CLR(int fd, fd_set *set);
//判断文件描述符是否被置位
FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
返回非0，表示置位（该文件描述集合中有文件可进行读写操作，或产生错误）
//添加等待队列到wait参数指定的轮询列表中
void poll_wait(struct file *filp, wait_queue_heat_t *wq,poll_table *wait);
程序设计步骤：
1）、定义和初始化头队列
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(key_waitq);
2）、在file_operations中添加poll函数
.poll = keyDriver_poll,
3）、在poll函数中把添加等待队列到wait参数指定的轮询列表
poll_wait(file, &key_waitq, wait);
4）、在中断等需要地方，唤醒等待
wake_up_interruptible(&key_waitq);
7 、 Linux 内核线程
内核线程类似于用户进程，通常用于并发处理些工作，它是一种在内核空间实现后台任务的方式，并且可以参与时间片轮转调度。
线程一般在__init函数里面就定义、开启，而结束线程一般是在__exit函数中停止。
//创建内核线程（方法一），返回值为创建线程的指针
struct task_struct *kthread_create(int (*threadfn)(void *data),
void *data,const char namefmt[], ...);
参数1:线程函数指针，线程开启后将运行此函数
参数2:函数参数data，传递给线程函数
参数3:线程名称，这个函数可以像printk一样传入某种格式的线程名
//内核线程创建后不会马上运行，需要通过以下函数启动
int wake_up_process(struct task_struct *p)；
//***************************
static int key_kthread_create(void)
{
int err = 0;
key_thread = kthread_create(key_thread_func, &key, "key13_task");
if(IS_ERR(key_thread)){
PRINTK("Unable to start kernel thread.\n");
err = PTR_ERR(key_thread);
key_thread = NULL;
return err;
}
wake_up_process(key_thread);
return 0;
}
//*****************************
static void key_kthread_stop(void)
{
if(key_thread){
kthread_stop(key_thread);
key_thread = NULL;
}
return;
}
//*****************************
static int key_thread_func(void *data)
{
PRINTK("in function key_thread!\n");
//daemonize("key_thread_func");
//allow_signal(SIGKILL);
for(;;){ //while循环实现线程任务
if(kthread_should_stop()) //检查是否stop
// if(signal_pending(current))
break;
if(key = translateKey(GPFDAT & 0x1c)){
wake_up_interruptible(&my_queue);
condition = 1;
}
schedule(); //进程间切换
}
return 0;
}
//***********************************************
disable_irq关闭中断并等待中断处理完后返回, 而disable_irq_nosync立即返回
下面从内核代码来找一下原因:
先看一下disable_irq_nosync,内核代码中是这样解释的:
/**
* disable_irq_nosync - disable an irq without waiting
* @irq: Interrupt to disable
*
* Disable the selected interrupt line. Disables and Enables are
* nested.
* Unlike disable_irq(), this function does not ensure existing
* instances of the IRQ handler have completed before returning.
*
* This function may be called from IRQ context.
*/
void disable_irq_nosync(unsigned int irq)
{
struct irq_desc *desc = irq_to_desc(irq);
unsigned long flags;
if (!desc)
return;
chip_bus_lock(irq, desc);
spin_lock_irqsave(&desc->lock, flags);
__disable_irq(desc, irq, false);
spin_unlock_irqrestore(&desc->lock, flags);
chip_bus_sync_unlock(irq, desc);
}
关闭中断后程序返回, 如果在中断处理程序中, 那么会继续将中断处理程序执行完.
/**
* disable_irq - disable an irq and wait for completion
* @irq: Interrupt to disable
*
* Disable the selected interrupt line. Enables and Disables are
* nested.
* This function waits for any pending IRQ handlers for this interrupt
* to complete before returning. If you use this function while
* holding a resource the IRQ handler may need you will deadlock.
*
* This function may be called - with care - from IRQ context.
*/
void disable_irq(unsigned int irq)
{
struct irq_desc *desc = irq_desc + irq;
if (irq >= NR_IRQS)
return;
disable_irq_nosync(irq);
if (desc->action)
synchronize_irq(irq);
}
关闭中断并等待中断处理完后返回.从代码中可以看到, disable_irq先是调用了disable_irq_nosync, 然后检测desc->action是否为1. 在中断处理程序中, action是置1的, 所以进入synchronize_irq函数中.
/**
* synchronize_irq - wait for pending IRQ handlers (on other CPUs)
* @irq: interrupt number to wait for
*
* This function waits for any pending IRQ handlers for this interrupt
* to complete before returning. If you use this function while
* holding a resource the IRQ handler may need you will deadlock.
*
* This function may be called - with care - from IRQ context.
*/
void synchronize_irq(unsigned int irq)
{
struct irq_desc *desc = irq_to_desc(irq);
unsigned int status;
if (!desc)
return;
do {
unsigned long flags;
/*
* Wait until we're out of the critical section. This might
* give the wrong answer due to the lack of memory barriers.
*/
while (desc->status & IRQ_INPROGRESS)
cpu_relax();
/* Ok, that indicated we're done: double-check carefully. */
spin_lock_irqsave(&desc->lock, flags);
status = desc->status;
spin_unlock_irqrestore(&desc->lock, flags);
/* Oops, that failed? */
} while (status & IRQ_INPROGRESS);
/*
* We made sure that no hardirq handler is running. Now verify
* that no threaded handlers are active.
*/
wait_event(desc->wait_for_threads, !atomic_read(&desc->threads_active));
}
注释中说明该函数是在等待中断处理程序的结束, 这也是disable_irq与disable_irq_nosync不同的主要所在. 但是在中断处理函数中调用会发生什么情况呢? 进入中断处理函数前IRQ_INPROGRESS会被__setup_irq设置, 所以程序会一直陷在while循环中, 而此时内核以经被独占, 这就导致系统死掉.
总结:
由于在disable_irq中会调用synchronize_irq函数等待中断返回, 所以在中断处理程序中不能使用disable_irq, 否则会导致cpu被synchronize_irq独占而发生系统崩溃.
头尾介绍了，当然还的说说中断的心脏了，即中断服务程序，即申请中断时的第二个参数
irqreturn_t handler(int irq,void *dev_id)
{
...... // 中断处理
return IRQ_HANDLED；
}
该中断服务程序可以被多个中断调用，所以使用的时候，为防止产生冲突，需要加上自旋锁，此时即涉及到内核的并发控制
抢占内核：必须配置 make menuconfig
kernel feature
freemption model