RK3568驱动指南｜第五篇中断-第42章软中断实验

瑞芯微RK3568芯片是一款定位中高端的通用型SOC，采用22nm制程工艺，搭载一颗四核Cortex-A55处理器和Mali G52 2EE 图形处理器。RK3568 支持4K 解码和 1080P 编码，支持SATA/PCIE/USB3.0 外围接口。RK3568内置独立NPU，可用于轻量级人工智能应用。RK3568 支持安卓 11 和 linux 系统，主要面向物联网网关、NVR 存储、工控平板、工业检测、工控盒、卡拉 OK、云终端、车载中控等行业。

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第42章软中断实验

在上个章节我们学习了中断下文的一种实验方式——tasklet，本章节我们来学习中断下文的另一种实现方式——软中断。软中断的资料有限，对应的中断号不多，一般用在网络设备驱动，块设备驱动当中。这时本章节要学习的软中断就闪耀登场了。

42.1 什么是软中断

打开Linux源码linux_sdk/kernel/include/linux/interrupt.h文件，如下所示：

enum
{
HI_SOFTIRQ=0,
TIMER_SOFTIRQ,
NET_TX_SOFTIRQ,
NET_RX_SOFTIRQ,
BLOCK_SOFTIRQ,
IRQ_POLL_SOFTIRQ,
TASKLET_SOFTIRQ,
SCHED_SOFTIRQ,
HRTIMER_SOFTIRQ, /* Unused, but kept as tools rely on the numbering. Sigh! */
RCU_SOFTIRQ,    /* Preferable RCU should always be the last softirq */
NR_SOFTIRQS
};

以上代码定义了一个枚举类型，用于标识软中断的不同类型或优先级。每个枚举常量对应一个特定的软中断类型。

以下是每个枚举常量的含义：

HI_SOFTIRQ：高优先级软中断

TIMER_SOFTIRQ：定时器软中断

NET_TX_SOFTIRQ：网络传输发送软中断

NET_RX_SOFTIRQ：网络传输接收软中断

BLOCK_SOFTIRQ：块设备软中断

IRQ_POLL_SOFTIRQ：中断轮询软中断

TASKLET_SOFTIRQ：任务软中断

SCHED_SOFTIRQ：调度软中断

HRTIMER_SOFTIRQ, /* Unused, but kept as tools rely on the numbering. Sigh! */

RCU_SOFTIRQ, /* Preferable RCU should always be the last softirq */

NR_SOFTIRQS：表示软中断的总数，用于指示软中断类型的数据

中断号的优先级越小，代表优先级越高。在驱动代码中，我们可以使用Linux驱动代码中上述的软中断，当然我们也可以自己添加软中断。我们添加一个自定义的软中断，如下所示，TEST_SOFTIRQ为自定义添加的软中断。

enum
{
	HI_SOFTIRQ=0,
	TIMER_SOFTIRQ,
	NET_TX_SOFTIRQ,
	NET_RX_SOFTIRQ,
	BLOCK_SOFTIRQ,
	IRQ_POLL_SOFTIRQ,
	TASKLET_SOFTIRQ,
	SCHED_SOFTIRQ,
	HRTIMER_SOFTIRQ, /* Unused, but kept as tools rely on the
			    numbering. Sigh! */
	RCU_SOFTIRQ,    /* Preferable RCU should always be the last softirq */
	TEST_SOFTIRQ,  //添加的自定义软中断
	NR_SOFTIRQS
};

这里要注意：尽管我们添加一个自定义的软中断非常简单，但是Linux内核的开发者并不希望我们这样去做，如果我们要用软中断，建议使用tasklet。虽然Linux内核开发者不建议自定义软中断，但是我们抱着学习的态度，了解学习下软中断还是很有必要的。上述修改之后，重新编译内核源码，接下来我们来学习下软中断的使用方法。

42.2 软中断接口函数

软中断的接口函数非常简单，介绍如下所示：

1 注册软中断，使用open_softirq函数，函数原型如下所示：

void open_softirq(int nr,void (*action)(struct softirq_action *));

函数的参数如下所示：

nr: 软中断的编号或优先级。它是一个整数，表示要注册的软中断的标识符。

action: 指向一个函数的指针，这个函数将作为软中断的处理程序。该函数接受一个struct softirq_action类型的参数。

2 触发软中断，使用 raise_softirq函数，函数原型如下所示：

void raise_softirq(unsigned int nr);

函数的参数如下所示：

nr: 软中断的编号或优先级。它是一个整数，表示要注册的软中断的标识符。

3 在禁用硬件中断的情况下，触发软中断使用raise_softirq_irqoff函数，函数原型如下所示：

void raise_softirq_irqoff(unsigned int nr);

函数的参数如下所示：

nr: 软中断的编号或优先级。它是一个整数，表示要注册的软中断的标识符。

在下一小节中将使用上述软中断API进行相应的实验。

42.3 实验程序的编写

42.3.1 驱动程序编写

本实验对应的网盘路径为：iTOP-RK3568开发板【底板V1.7版本】\03_【iTOP-RK3568开发板】指南教程\02_Linux驱动配套资料\04_Linux驱动例程\33_softirq\module。

本实验将实现注册显示屏触摸中断，每按当触摸LCD显示屏就会触发中断服务函数，在中断服务函数中触发软中断，打印“This id test_interrupt”和“This is testsoft_func”。

在驱动程序中的模块初始化函数中，我们将GPIO转换为中断号，并使用request_irq函数请求中断，然后注册软中断函数。在中断处理函数中，我们触发软中断，使得当中断触发时，软中断处理函数会被调度执行。

接下来我们编写驱动代码，使用软中断来实现中断的下半部分。编写完成的interrupt.c代码如下所示：

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/gpio.h>
// #include <linux/delay.h>

int irq;

// 软中断处理程序
void testsoft_func(struct softirq_action *softirq_action)
{
  printk("This is testsoft_func\n");
}

irqreturn_t test_interrupt(int irq, void *args)
{
  printk("This is test_interrupt\n");
  raise_softirq(TEST_SOFTIRQ); // 触发软中断
  return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

static int interrupt_irq_init(void)
{
  int ret;
  irq = gpio_to_irq(101); // 将GPIO映射为中断号
  printk("irq is %d\n", irq);
  // 请求中断
  ret = request_irq(irq, test_interrupt, IRQF_TRIGGER_RISING, "test", NULL);
  if (ret < 0)
  {
    printk("request_irq is error\n");
    return -1;
  }
  // 注册软中断函数
  open_softirq(TEST_SOFTIRQ, testsoft_func);
  return 0;
}

static void interrupt_irq_exit(void)
{
  free_irq(irq, NULL); // 释放中断
  printk("bye bye\n");
}

module_init(interrupt_irq_init);
module_exit(interrupt_irq_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("topeet");

42.4 运行测试

42.4.1 编译驱动程序

在上一小节中的interrupt.c代码同一目录下创建 Makefile 文件，Makefile 文件内容如下所示：\

export ARCH=arm64#设置平台架构
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-#交叉编译器前缀
obj-m += interrupt.o    #此处要和你的驱动源文件同名
KDIR :=/home/topeet/Linux/linux_sdk/kernel    #这里是你的内核目录                                                                                                                            
PWD ?= $(shell pwd)
all:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules    #make操作
clean:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean    #make clean操作

对于Makefile的内容注释已在上图添加，保存退出之后，来到存放interrupt.c和Makefile文件目录下，如下图（图42-1）所示：

图 42-1

然后使用命令“make”进行驱动的编译，编译如下图（图42-2）所示：

图 42-2

上图中提示open_softirq和raise_softirq没有被定义，但是为什么还会提示这样的错误呢？

这是因为Linux内核开发者不希望驱动工程师擅自在枚举类型中添加软中断。我们将这俩个函数导出到符号表，修改linux_sdk/kernel/kernel/softirq.c，修改内容如下（图42-3）所示：

图42-3

修改完成后，重新编译内核源码，编译源码通过后，再次编译驱动模块，如下图（图 42-4）所示：

图 42-4

编译完生成interrupt.ko目标文件，如下图（图42-5）所示：

图 42-5

42.4.2 运行测试

开发板启动之后，使用以下命令进行驱动模块的加载，如下图（图42-6）所示：

insmod interrupt.ko

图42-6

驱动加载成功之后，可以看到申请的中断号被打印了出来，然后用手触摸连接的LVDS 7寸屏幕，触发中断服务程序，打印如下图（42-7）所示：

图 42-7

在上图中，可以看到打印中断处理函数中添加的打印“This is test_interrupt”和软中断处理函数中添加的打印“This is testsoft_func”

最后可以使用以下命令进行驱动的卸载，如下图（图42-8）所示：

rmmod interrupt

图 42-8

至此，软中断实验就完成了。