一、混杂设备模型

1.1、混杂设备概念

在linux系统中，存在一类字符设备，它们拥有相同的主设备号（10），但次设备号不同，我们称这类设备为混杂设备（miscdevice）。所有的混杂设备形成一个链表，对设备访问时，内核根据次设备号查找相应的混杂设备。

1.2、设备描述

Linux中使用 struct miscdevice来描述一个混杂设备。

struct miscdevice {
    int minor;   /* 次设备号 */
    const char *name; /* 设备名 */
    const struct file_operations *fops; /* 文件操作 */
    struct list_head list;
    struct device *parent;
    struct device *this_device;
}

1.3、设备注册

linux中使用 misc_register 函数来注册一个混杂设备驱动。使用 misc

int misc_register(struct miscdevice *misc)
int misc_deregister(struct miscdevice *misc)

1.4、简单代码编写示例

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/miscdevice.h>

int key_open(struct inode *node, struct file *filp)
{

    return 0 ;
}

struct file_operations key_fops = {
    .open = key_open,
};

struct miscdevice key_miscdev = {
    .minor = 200 ,
    .name  = "key",
    .fops  = &key_fops,
};

static int key_init()
{
    misc_register(&key_miscdev);
}

static void key_exit()
{
    misc_deregister(&key_miscdev);
}

module_init(key_init);
module_init(key_exit);

二、linux 中断处理程序

2.1、裸机中断处理流程

事先需要通过相关寄存器的初始化，并且将中断处理程序进行注册，裸机发生中断的时候，CPU先跳到中断向量表，再根据中断源编号，跳转到中断处理函数。期间可能会有现场保护与环境恢复等问题。

2.2、linux 中断处理流程分析

irq.svc 拿到产生中断号,根据中断号找出 irq_desc 结构中 action (存放用户事先填写的中断处理函数等) 来运行。

2.3、Linux 中断处理程序设计

2.3.1、中断注册

request_irq函数用于注册中断。返回0表示成功，或者返回一个错误码。

int request_irq(unsigned int irq,void (*handler)(int,void*,struct pt_regs *),unsigned long flags,const char * devname, void *dev_id）
// 中断号
unsigned int irq
//中断处理函数
void （*handler）（int，void*，struct pt_regs *）;
//与中断管理有关的各种选项
unsigned long flags
//设备名
const char * devname
//共享中断时使用
void *dev_id

在flags 参数中，可以选择一些与中断管理有关的选项，如：

IRQF_DISABLEED (SA_INTERRUPT)
//如果设置该位，表示一个“快速”中断处理程序；如果没有设置该位，那么是一个“慢速”中断处理程序。
IRQF_SHARED（SA_SHIRQ）
//该位表明该中断号是多个设备共享的。

快/慢速中断的主要区别在于：快速中断保证中断处理的原子性（不被打破），而慢速中断则不保证。换句话说，也就是“开启中断”标志位（处理器IF）在运行快速中断处理程序时是关闭的，因此在服务该中断时，不会被其他类型的中断打断；而调用慢速中断处理时，其他类型的中断仍可以得到服务。

共享中断：多个硬件共享同一个中断号。裸机中也时常有。

2.3.2 中断处理程序

中断处理程序的特别之处是在中断上下文中运行的，它的行为受到某些限制：

1. 不能使用可能引起阻塞的函数。（死循环，信号量这类）
2. 不能够使用可能引起调度的函数。

中断处理程序的一般流程：

1. 检测设备是否发生中断。
2. 清除中断产生标识。
3. 相应的硬件操作。

2.3.3 注销中断

当设备不再需要使用中断的时候（通常在驱动卸载的时候），应当把他们注销，使用函数：

void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)

根据不同的 中断号和devid 进行注销中断。

2.3.4 完善上节课代码

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/fs.h>

#define GPFCON 0x56000050
irqreturn_t key_int(int irq, void *dev_id)
{
    // 1.检测是否发生了按键中断(非共享不用检查)
    // 2.清除已经发生了按键中断（CPU内部寄存器，系统已经清除）
    // 3.打印按键值
    printk("key down !\n");
    return 0 ;
}

void key_hw_init()
{
    unsigned int * gpio_config;
    unsigned int short delta;
    gpio_config = ioremap(GPFCON,4);
    delta = readw(gpio_config);
    delta &= ~0b11;
    dalta |= 0b10 ;
    writew(data,gpio_config);
}
int key_open(struct inode *node, struct file *filp)
{

    return 0 ;
}

struct file_operations key_fops = {
    .open = key_open;
};

struct miscdevice key_miscdev = {
    .minor = 200 ,
    .name  = "key",
    .fops  = &key_fops,
};

static int key_init()
{
    misc_register(&key_miscdev);
    //注册中断处理程序
    request_irq(IRQ_EINT0,key_int, IRQF_TRIGGER_FALLING, "key" , 0 );
    //按键初始化
    key_hw_init();
    return 0 ;
}

static void key_exit()
{
    misc_deregister(&key_miscdev);
    //卸载中断处理程序
    free_irq(irqno,0);
}

module_init(key_init);
module_init(key_exit);

三、编写相关makefile

obj-m := key.o
KDIR:=/home/driver/key_2440

all:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules CROSS_COMPILE=arm-linux- ARCH=arm
clean:
    rm -rf *.ko *.o

注意：相关代码来自国嵌。