一、实验核心功能解释
本实验基于 Linux 内核的中断上下半部机制，实现 "按键触发→中断响应→工作队列传参→参数解析打印" 的完整流程，核心功能拆解如下：
- 中断上半部：按键按下触发 GPIO 中断，快速响应（仅调度工作队列，不做复杂处理），避免阻塞中断。
- 工作队列传参：通过自定义结构体封装参数（如按键 ID、触发次数），将参数随工作项提交到工作队列，解决中断上下半部数据传递问题。
- 中断下半部 ：工作线程执行工作函数，通过
container_of宏解析自定义结构体，提取参数并打印，同时加入延迟消抖，过滤按键机械抖动导致的误触发。 - 硬件适配：基于 ATK-DLRK3568 开发板的 GPIO 资源，确保硬件接线与内核 GPIO 编号匹配，避免资源冲突。
二、实验完整版流程（分 4 大阶段）
阶段 1：实验准备（硬件 + 软件环境）
1.1 硬件材料清单
| 材料 | 数量 | 用途说明 |
|---|---|---|
| ATK-DLRK3568 开发板 | 1 | 核心硬件平台，提供 GPIO、电源、调试串口 |
| 外部按键（轻触开关） | 1 | 触发中断的输入设备 |
| 杜邦线（母对母） | 2 | 连接按键与开发板 GPIO / 地 |
| 12V 开发板配套电源 | 1 | 给开发板供电（必用配套电源，避免功率不足） |
| USB-TypeC 线 | 1 | 连接开发板调试串口（CH340C 芯片），查看日志 |
1.2 硬件接线步骤（关键！）
开发板选用GPIO0_A4（内核 GPIO 编号 = 4） 作为按键中断引脚（该引脚属于用户扩展 IO，无默认外设占用，安全可用），接线如下：
- 按键的一端引脚 → 开发板 "用户扩展 IO" 的
GPIO0_A4引脚（查看开发板丝印，对应 JP11 排针的 "GPIO0_A4"）； - 按键的另一端引脚 → 开发板 "GND" 引脚（任意公共地，如 JP11 排针的 GND）；
- （可选）若开发板 GPIO 无内部上拉（ATK-DLRK3568 默认内部上拉），需在
GPIO0_A4与3.3V之间接 10KΩ 上拉电阻（实际可省略）。
注意：开发板 GPIO 工作电压为3.3V，切勿接 5V，避免烧毁 GPIO！
1.3 软件环境准备
- 内核源码：获取与开发板匹配的 Linux 内核源码（推荐 4.19.232 版本，与开发板出厂内核一致，避免驱动兼容性问题）；
- 交叉编译器 ：安装
arm-linux-gnueabihf-gcc（开发板为 ARM 架构，推荐版本 6.3.1，与内核编译工具链一致）； - 调试工具：PC 端安装串口调试软件（如 SecureCRT、Putty），波特率设为 115200（开发板调试串口默认波特率）。
阶段 2：软件开发（驱动代码 + 编译脚本）
2.1 驱动代码编写（key_workqueue_param.c）
核心逻辑：自定义工作项结构体（含参数）→ 申请 GPIO / 中断 → 初始化工作队列 → 中断触发调度工作 → 工作函数解析参数打印。
cpp
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <linux/delay.h>
// 1. 自定义工作项结构体：封装要传递的参数（按键ID、触发次数）
struct work_data {
struct work_struct test_work; // 必须包含work_struct，作为工作项核心
int key_id; // 参数1：按键ID（区分多个按键）
int trigger_cnt; // 参数2：按键触发次数
};
// 全局变量：工作队列、工作项、GPIO/中断号
struct workqueue_struct *test_workqueue;
struct work_data test_work_item;
int gpio_num = 4; // 开发板GPIO0_A4对应的内核编号（关键！）
int irq_num;
int trigger_count = 0; // 记录按键总触发次数
// 3. 工作函数（中断下半部）：解析参数并处理
void test_work_handler(struct work_struct *work) {
// 通过container_of宏，从work_struct指针反向获取自定义结构体指针
struct work_data *pdata = container_of(work, struct work_data, test_work);
// 消抖：延迟10ms（避开按键机械抖动窗口期）
msleep(10);
// 读取GPIO电平，确认按键真按下（避免误触发）
int key_level = gpio_get_value(gpio_num);
if (key_level == 0) { // 低电平表示按键按下（内部上拉）
pdata->trigger_cnt++; // 更新触发次数
// 打印参数（内核日志，通过dmesg查看）
printk("[Key Workqueue] 按键ID：%d，当前触发次数：%d，按键电平：%d\n",
pdata->key_id, pdata->trigger_cnt, key_level);
trigger_count = pdata->trigger_cnt; // 同步全局计数
}
}
// 2. 中断处理函数（中断上半部）：快速响应，调度工作队列
irqreturn_t key_interrupt_handler(int irq, void *dev_id) {
printk("[Key Interrupt] 检测到按键触发，调度工作队列...\n");
// 给工作项赋值（每次触发更新参数）
test_work_item.key_id = 1; // 单个按键，ID设为1
test_work_item.trigger_cnt = trigger_count;
// 提交工作项到工作队列（触发下半部执行）
queue_work(test_workqueue, &test_work_item.test_work);
return IRQ_HANDLED; // 中断处理完成
}
// 4. 驱动初始化函数（模块加载时执行）
static int __init key_workqueue_init(void) {
int ret;
// ① 申请GPIO（避免资源冲突）
ret = gpio_request(gpio_num, "key_gpio_0_a4");
if (ret < 0) {
printk("GPIO%d申请失败！错误码：%d\n", gpio_num, ret);
return ret;
}
// ② 配置GPIO为输入模式（按键为输入设备）
ret = gpio_direction_input(gpio_num);
if (ret < 0) {
printk("GPIO%d配置输入失败！错误码：%d\n", gpio_num, ret);
goto err_gpio_free; // 失败则释放已申请的GPIO
}
// ③ 将GPIO映射为中断号（开发板GPIO0_A4对应中断号由内核自动分配）
irq_num = gpio_to_irq(gpio_num);
printk("GPIO%d映射的中断号：%d\n", gpio_num, irq_num);
// ④ 申请中断（触发方式：下降沿→按键按下时电平从1→0）
ret = request_irq(irq_num, key_interrupt_handler,
IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_ONESHOT,
"key_irq", NULL);
if (ret < 0) {
printk("中断%d申请失败！错误码：%d\n", irq_num, ret);
goto err_gpio_free;
}
// ⑤ 创建工作队列（自定义队列，避免与系统队列冲突）
test_workqueue = create_workqueue("key_workqueue");
if (!test_workqueue) {
printk("工作队列创建失败！\n");
ret = -ENOMEM;
goto err_irq_free;
}
// ⑥ 初始化工作项（绑定工作函数）
INIT_WORK(&test_work_item.test_work, test_work_handler);
// ⑦ 初始化工作项参数
test_work_item.key_id = 1;
test_work_item.trigger_cnt = 0;
trigger_count = 0;
printk("按键中断+工作队列传参驱动加载成功！\n");
return 0;
// 错误处理：资源回滚
err_irq_free:
free_irq(irq_num, NULL);
err_gpio_free:
gpio_free(gpio_num);
return ret;
}
// 5. 驱动退出函数（模块卸载时执行）
static void __exit key_workqueue_exit(void) {
// 释放资源：工作队列→中断→GPIO
cancel_work_sync(&test_work_item.test_work); // 同步取消工作项
destroy_workqueue(test_workqueue); // 销毁工作队列
free_irq(irq_num, NULL); // 释放中断
gpio_free(gpio_num); // 释放GPIO
printk("按键中断+工作队列传参驱动卸载成功！\n");
}
// 模块加载/卸载入口
module_init(key_workqueue_init);
module_exit(key_workqueue_exit);
MODULE_LICENSE("GPL"); // 必须声明GPL协议，否则内核拒绝加载
MODULE_DESCRIPTION("Key Interrupt + Workqueue Param Demo for ATK-DLRK3568");2.2 编译脚本编写（Makefile）
需指定开发板内核源码路径、交叉编译器，确保编译出适配 ARM 架构的驱动模块：
makefile
# 内核源码路径：替换为你的RK3568内核源码绝对路径
KERNELDIR ?= /home/user/rk3568_kernel_4.19.232
# 当前驱动代码路径（自动获取）
PWD := $(shell pwd)
# 目标模块名（与驱动文件名一致，不含.c）
obj-m += key_workqueue_param.o
# 编译指令：ARM架构，交叉编译器为arm-linux-gnueabihf-
all:
make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules \
ARCH=arm \
CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
# 清理编译产物
clean:
make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean阶段 3：编译与测试（开发板实操）
3.1 编译驱动模块
-
将
key_workqueue_param.c和Makefile放入同一文件夹； -
打开终端，进入该文件夹，执行编译命令：
make # 若内核路径或编译器错误，需修改Makefile后重新编译 -
编译成功后，文件夹会生成
key_workqueue_param.ko（驱动模块文件）。
3.2 开发板测试步骤
-
连接开发板：
- 用 12V 电源给开发板供电，打开电源开关（蓝色电源灯 PWR1 点亮）；
- 用 USB-TypeC 线连接开发板 "调试串口" 与 PC，打开串口软件（波特率 115200，无校验位）。
-
传输驱动模块：
- 通过 U 盘 / SSH 将
key_workqueue_param.ko传到开发板（如/userdata目录）。
- 通过 U 盘 / SSH 将
-
加载驱动并测试：
-
开发板终端执行以下命令：
# 1. 切换到驱动所在目录 cd /userdata # 2. 加载驱动模块 insmod key_workqueue_param.ko # 3. 实时查看内核日志（观察按键触发效果） dmesg -w -
触发按键 ：按下连接在 GPIO0_A4 上的外部按键，串口日志会输出：
plaintext
[Key Interrupt] 检测到按键触发，调度工作队列... [Key Workqueue] 按键ID：1，当前触发次数：1，按键电平：0 [Key Interrupt] 检测到按键触发，调度工作队列... [Key Workqueue] 按键ID：1，当前触发次数：2，按键电平：0
-
-
卸载驱动（测试完成后）：
-
新打开一个开发板终端，执行卸载命令：
rmmod key_workqueue_param -
串口日志会输出 "驱动卸载成功"，确认资源已释放。
-
阶段 4：常见问题排查
| 问题现象 | 可能原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 驱动加载失败（insmod 报错） | 内核版本不匹配 / 编译器架构错误 | 确认内核路径正确，交叉编译器为 arm-linux-gnueabihf- |
| 按键无响应（dmesg 无日志） | GPIO 接线错误 / 中断号映射失败 | 重新检查接线（GPIO0_A4→GND），用gpio_to_irq(4)确认中断号 |
| 多次触发（一次按键打印多条） | 未消抖 / 触发方式错误 | 在工作函数加msleep(10)，确认中断触发方式为IRQF_TRIGGER_FALLING |
| 内核报错 "GPIO 申请失败" | GPIO 被其他外设占用（如用户按键 ADC） | 更换未占用的 GPIO（如 GPIO0_B3，内核编号 11） |
三、实验关键模块详解
-
自定义工作项结构体（
struct work_data）：- 必须包含
struct work_struct（内核工作项的核心），其他为自定义参数； - 作用：将中断上下文的参数（如按键 ID、触发次数）传递到工作队列下半部。
- 必须包含
-
container_of宏的作用：- 内核常用宏，通过 "结构体成员指针" 反向获取 "整个结构体指针"；
- 本实验中，从
work_struct *work获取struct work_data *pdata，从而读取key_id和trigger_cnt。
-
中断上下半部分工：
- 上半部（
key_interrupt_handler）：仅做 "调度工作队列"，耗时 < 1ms，避免阻塞中断； - 下半部（
test_work_handler）：做 "参数解析 + 打印 + 消抖"，允许耗时操作（如msleep）。
- 上半部（
-
开发板适配关键点：
- GPIO 编号：需根据开发板手册映射（GPIO0_A4→内核编号 4），不可随意填写；
- 中断触发方式：内部上拉 GPIO 默认高电平，按键按下为低电平，故用
IRQF_TRIGGER_FALLING（下降沿触发）。
通过以上流程，可完整实现 "按键中断 + 工作队列传参" 功能，同时适配正点原子 ATK-DLRK3568 开发板的硬件特性，兼顾功能正确性与实操性。