[arm 驱动]linux内核驱动之中断下半部编程

本文部分参考华清远见文档

中断上半部要求执行时间间隔段，所以往往将处理时间较长的代码放在中断下半部来处理

中断下半部的应用：网卡驱动上半部初始化网卡驱动等短时间的事件，下半部收发数据

中断下半部：

    a， 下半部产生的原因：

        1，中断上下文中不能阻塞，这也限制了中断上下文中能干的事

        2，中断处理函数执行过程中仍有可能被其他中断打断，都希望中断处理函数执行得越快越好。

        基于上面的原因，内核将整个的中断处理流程分为了上半部和下半部。上半部就是之前所说的中断处理函数，它能最快的响应中断，并且做一些必须在中断响应之后马上要做的事情。而一些需要在中断处理函数后继续执行的操作，内核建议把它放在下半部执行。

比如：在linux内核中，当网卡一旦接受到数据，网卡会通过中断告诉内核处理数据，内核会在网卡中断处理函数（上半部）执行一些网卡硬件的必要设置，因为这是在中断响应后急切要干的事情。接着，内核调用对应的下半部函数来处理网卡接收到的数据，因为数据处理没必要在中断处理函数里面马上执行，可以将中断让出来做更紧迫的事情

    b，中断下半部实现的机制分类

    tasklet：          

    workqueue：工作队列

    timer：定时器

其实还有一种，叫softirq，但要写代码的话，就必须修改原来的内核框架代码，在实际开发中用的比较少，tasklet内部实现就是用softeirq

c， 中断下半部实现方法

    1， tasklet的编程方式

         1.1 : 定义并初始化结构体tasklet_struct(一般在哪里初始化：是在模块卸载方法中)

              struct tasklet_struct

{

struct tasklet_struct *next; // l链表

unsigned long state;

atomic_t count;

void (*func)(unsigned long); // 下半部处理方法的实现

unsigned long data;//给处理函数的传参

};

           初始化方式：

           静态：DECLARE_TASKLET(name, func, data)；

              DCLARE_TASKLET_DISABLED初始化后的处于禁止状态，暂时不能被使用（不是中断），除非被激活           

参数1:tasklet_struct 的变量名字，自定义

参数2：中断下半部执行的处理函数.类型为函数指针

参数3：处理函数带的参数

            动态：void tasklet_init(struct tasklet_struct * t, void(* func)(unsigned long), unsigned long data);

         参数1:tasklet_struct 对象

         参数2：中断下半部执行的处理函数

         参数3：处理函数带的参数

   1.2: 在中断上半部中调度下半部

        void tasklet_schedule(struct tasklet_struct * t);

   1.3: 在模块卸载时，销毁这个tasklet_struct 对象

        void tasklet_kill(struct tasklet_struct *t) 

   1.4:原理：初始化好struct tasklet_struct对象后，tasklet_schedule()会将tasklet对象加到链表中，内核稍后会去调度这个tasklet对象

   1.5： 特点：优先级高，调度快，运行在中断上下文中，所以在处理方法中，不能执行阻塞/睡眠的操作

       2，workqueque编程方式：

            2.1 ：定义并初始化workqueue_struct(一个队列)和work_struct(队列中的一项工作)对象

                  work_struct对象的初始化

                  struct work_struct {

atomic_long_t data;  // 传递给work的参数

struct list_head entry; // 所在队列的链表

work_func_t func; // work对应的处理方法

};

静态：DECLARE_WORK(n, f)

     参数1: 变量名，自定义

     参数2：work对应的处理方法，类型为函数指针     

动态：INIT_WORK(_work, _func)

    参数1: 指针，先声明一个struct work_struct变量，将变量地址填入

    参数2：work对应的处理方法，类型为函数指针 

    返回值： 返回值为void   

                workqueue_struct对象的初始化：(其实就是一个内核线程)

                 1， 重新创建一个队列

                     create_workqueue(name)//这个本身就是一个宏

                      参数：名字，自定义,用于识别

返回值：struct workqueue_struct *                    

                 2， 系统在开机的时候自动创建一个队列  

           2.2  将工作对象加入工作队列中，并参与调度(注意不是马上调度，该步骤也是中断上半部中调用)

               int queue_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work)

               参数1：工作队列

参数2: 工作对象

               返回值： 0表示已经放到队列上了(也即时说本次属于重复操作)，其实一般我们都不会去做出错处理

           2.3  在模块注销的时候，销毁工作队列和工作对象

                  void flush_workqueue(struct workqueue_struct * wq)

                 该函数会一直等待，知道指定的等待队列中所有的任务都执行完毕并从等待队列中移除。

                 void destroy_workqueue(struct workqueue_struct * wq);

                该函数是是创建等待队列的反操作，注销掉指定的等待队列。

           2.4： 对于使用内核自带的工作队列events， 操作步骤如下：

                 2.4.1 初始化工作对象，无需创建队列了

                       静态：DECLARE_WORK(n, f)   

                       动态：INIT_WORK(_work, _func)

                 2.4.2将工作加入队列并调度（在中断上半部中调度）

                        int schedule_work(struct work_struct * work)

              只要两步骤就完成，也不需要刷新，也不要销毁，因为这个工作队列是系统管理的，我们不用管

           2.5：原理梳理：在工作队列中，有专门的工作者线程来处理加入到工作对列中的任务。工作对列对应的工作者线程可能不止一个，每个处理器有且仅有一个工作队列 对应的工作者线程，在内核中有一个默认的工作队列events，对于单处理器只有一个对应的工作者线程

      3， 定时器timer编程方式：（以上两个下半部处理都是内核在一个特定的时候进行调度，时间不定，而timer可以指定某个时间点执行）

            3.1, jiffies,表示从系统启动到当前的时间值，一般做加法（+5HZ(5s),）

            3.2， 定义并初始化 timer_list对象

                  struct timer_list {

struct list_head entry;  // 链表

unsigned long expires; // 过期时间。也及时在什么时候执行处理方法

struct tvec_base *base; 

void (*function)(unsigned long); // 处理方法

unsigned long data; // 处理方法可以传递的参数

int slack;

};

 静态初始化：TIMER_INITIALIZER(_function, _expires, _data)

 动态初始化：void init_timer(timer)

       参数：为一个指针，需要传递一个struct timer_list对象的地址

       该函数只是初始化了timer_list对象的部分成员，还有以下成员是需要编程的：

       struct timer_list mytimer;

       init_timer(&mytimer);

       mytimer.expires = jiffies + 2HZ

       mytimer.fuction = my_timer_func;  // 自己去实现

       mytimer.data = (unsigned long)99;  // 可以传递参数

                    3.3， 激活timer，开始计时   (一般也是放在中断上半部完成)

                                       void add_timer(&mytimer);

                    3.4   计时结束是，也就是要执行处理函数时，执行函数中要下一次计时的话，必须修改timer

                                      mod_timer(&my_timer, jiffies + 2*HZ);  

                  // 2s之后再来，相当于如下：

                  my_timer.expires = jiffies + 2*HZ; //重新设定时间，在两秒后再执行

                   add_timer(&my_timer); //再次激活定时器

          3.5 定时器的销毁

                    int del_timer(struct timer_list *timer) // 该函数用来删除还没超时的定时器

timer定时器的中断上下半部代码

完整的tasklet任务中断上下半部代码

完整的workqueue工作队列中断上下半部代码

本文转自lilin9105 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/7071976/1419036，如需转载请自行联系原作者