嵌入式linux/鸿蒙开发板(IMX6ULL）开发（三十五）驱动程序基石

文章目录

• • 1.1 休眠与唤醒
  • • 1.1.1 适用场景
    • 1.1.2 内核函数
    • • 1.1.2.1 休眠函数
      • 1.1.2.2 唤醒函数
    • 19.1.3 驱动框架
    • 1.1.4 编程
    • • 1.1.4.1 驱动程序关键代码
      • 1.1.4.2 应用程序
    • 1.1.5 上机实验
    • 1.1.6 使用环形缓冲区改进驱动程序
  • 1.2 POLL机制
  • • 1.2.1 适用场景
    • 1.2.2 使用流程
    • 1.2.3 驱动编程
    • 1.2.4 应用编程
    • 1.2.5 现场编程
    • 1.2.6 上机实验
    • 1.2.7 POLL机制的内核代码详解
    • 1.2.7.1 sys_poll函数
    • • 1.2.7.2 do_sys_poll函数
      • 1.2.7.3 do_poll函数
  • 1.3 异步通知
  • • 1.3.1 适用场景
    • 1.3.2 使用流程
    • 1.3.3 驱动编程
    • 1.3.4 应用编程
    • 1.3.5 现场编程
    • 1.3.6 上机编程
    • 1.3.7 异步通知机制内核代码详解
  • 1.4 阻塞与非阻塞
  • • 1.4.1 应用编程
    • 1.4.2 驱动编程
    • 1.4.3 驱动开发原则
  • 1.5 定时器
  • • 1.5.1 内核函数
    • 1.5.2 定时器时间单位
    • 1.5.3 使用定时器处理按键抖动
    • 1.5.4 现场编程、上机
    • 1.5.5 深入研究：定时器的内部机制
    • 1.5.6 深入研究：找到系统滴答
  • 1.6 中断下半部tasklet
  • • 1.6.1 内核函数
    • • 1.6.1.1 定义tasklet
      • 1.6.1.2 使能/禁止tasklet
      • 1.6.1.3 调度tasklet
      • 1.6.1.4 kill tasklet
    • 19.6.2 tasklet使用方法
    • 19.6.3 tasklet内部机制
  • 1.7 工作队列
  • • 1.7.1 内核函数
    • • 1.7.1.1 定义work
      • 1.7.1.2 使用work：schedule_work
      • 1.7.1.3 其他函数![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/2734a5e0a7db44fe992e6f77eeb604b2.png” />
    • 1.7.2 编程、上机
    • 1.7.3 内部机制
    • • 1.7.3.1 Linux 2.x的工作队列创建过程
      • 1.7.3.2 Linux 4.x的工作队列创建过程
  • 1.8 中断的线程化处理
  • • 1.8.1 内核机制
    • • 1.8.1.1 调用request_threaded_irq后内核的数据结构
      • 1.8.1.2 request_threaded_irq
      • 1.8.1.3 中断的执行过程
    • 1.8.2 编程、上机
  • 1.9 mmap
  • • 1.9.1 内存映射现象与数据结构
    • 1.9.2 ARM架构内存映射简介
    • • 1.9.2.1 一级页表映射过程
      • 1.9.2.2 二级页表映射过程
    • 1.9.3 怎么给APP新建一块内存映射
    • • 1.9.3.1 mmap调用过程
      • 1.9.3.2 cache和buffer
      • 1.9.3.3 驱动程序要做的事
    • 1.9.4 编程
    • • 1.9.4.1 APP编程
      • 1.9.4.2 驱动编程
      • 1.9.4.3 上机测试

1.1 休眠与唤醒

1.1.1 适用场景

在前面引入中断时，我们曾经举过一个例子：

1.1.2.2 唤醒函数

参考内核源码：includelinuxwait.h。

1.1.4 编程

使用GIT命令载后，源码位于这个目录下：

03_read_key_irq_circle_buffer使用了环型缓冲区，可以避免按键丢失。

1.1.4.1 驱动程序关键代码

02_read_key_irqgpio_key_drv.c中，要先定义“wait queue”：

在驱动的读函数里调用wait_event_interruptible：

第49行并不一定会进入休眠，它会先判断g_key是否为TRUE。
执行到第50行时，表示要么有了数据(g_key为TRUE)，要么有信 等待处理(本节课程不涉及信 )。

假设g_key等于0，那么APP会执行到上述代码第49行时进入休眠状态。它被谁唤醒控制的中断服务程序：

上述代码中，第72行确定按键值g_key，g_key也就变为TRUE了。
然后在第73行唤醒gpio_key_wait中的第1个线程。
注意这2个函数，一个没有使用“&”，另一个使用了“&”：

1.1.4.2 应用程序

应用程序并不复杂，调用open、read即可，代码在button_test.c中：

在33行～38行的循环中，APP基本上都是休眠状态。你可以执行top命令查看CPU占用率。

1.1.5 上机实验

跟上一节视频类似，需要先修改设备树，请使用上一节视频的设备树文件。
然后安装驱动程序，运行测试程序。

1.1.6 使用环形缓冲区改进驱动程序

使用GIT命令载后，源码位于这个目录下：

使用环形缓冲区，可以在一定程序上避免按键数据丢失，关键代码如下：

使用休眠-唤醒的方式等待某个事件发生时，有一个缺点：等待的时间可能很久。我们可以加上一个超时时间，这时就可以使用poll机制。
① APP不知道驱动程序中是否有数据，可以先调用poll函数查询一下，poll函数可以传入超时时间；
② APP进入内核态，调用到驱动程序的poll函数，如果有数据的话立刻返回；
③ 如果发现没有数据时就休眠一段时间；
④ 当有数据时，比如当按下按键时，驱动程序的中断服务程序被调用，它会记录数据、唤醒APP；
⑤ 当超时时间到了之后，内核也会唤醒APP；
⑥ APP根据poll函数的返回值就可以知道是否有数据，如果有数据就调用read得到数据

1.2.2 使用流程

妈妈进入房间时，会先看小孩醒没醒，闹钟响之后走出房间之前又会再看小孩醒没醒。
注意：看了2次小孩！
POLL机制也是类似的，流程如下：

函数执行流程如上图①～⑧所示，重点从③开始看。假设一开始无按键数据：
③ APP调用poll之后，进入内核态；
④ 导致驱动程序的drv_poll被调用：
注意，drv_poll要把自己这个线程挂入等待队列wq中；假设不放入队列里，那以后发生中断时，中断服务程序去哪里找到你嘛br> drv_poll还会判断一下：有没有数据啊回这个状态。
⑤ 假设当前没有数据，则休眠一会；
⑥ 在休眠过程中，按下了按键，发生了中断：
在中断服务程序里记录了按键值，并且从wq中把线程唤醒了。
⑦ 线程从休眠中被唤醒，继续执行for循环，再次调用drv_poll：
drv_poll返回数据状态
⑧ 哦，你有数据，那从内核态返回到应用态吧
⑨ APP调用read函数读数据
如果一直没有数据，调用流程也是类似的，重点从③开始看，如下：
③ APP调用poll之后，进入内核态；
④ 导致驱动程序的drv_poll被调用：
注意，drv_poll要把自己这个线程挂入等待队列wq中；假设不放入队列里，那以后发生中断时，中断服务程序去哪里找到你嘛br> drv_poll还会判断一下：有没有数据啊回这个状态。
⑤ 假设当前没有数据，则休眠一会；
⑥ 在休眠过程中，一直没有按下了按键，超时时间到：内核把这个线程唤醒；
⑦ 线程从休眠中被唤醒，继续执行for循环，再次调用drv_poll：
drv_poll返回数据状态
⑧ 哦，你还是没有数据，但是超时时间到了，那从内核态返回到应用态吧
⑨ APP不能调用read函数读数据

注意几点：
① drv_poll要把线程挂入队列wq，但是并不是在drv_poll中进入休眠，而是在调用drv_poll之后休眠
② drv_poll要返回数据状态
③ APP调用一次poll，有可能会导致drv_poll被调用2次
④ 线程被唤醒的原因有2：中断发生了去队列wq中把它唤醒，超时时间到了内核把它唤醒
⑤ APP要判断poll返回的原因：有数据，还是超时。有数据时再去调用read函数。

1.2.3 驱动编程