嵌入式学习 day66：中断下半部、工作队列与内核定时器

一、中断上下半部

1. 为什么需要上下半部

中断处理函数不能做耗时操作，否则会阻塞其他中断和进程。所以 Linux 把中断处理分成两部分：

上半部：在中断处理函数里，只做最紧急的事（比如记录中断、唤醒进程）。
下半部：把耗时的操作放到下半部执行。

2. 下半部的实现方式

Linux 有 4 种下半部实现方式：

tasklet 和 工作队列最常用。

二、tasklet

1. 特点

• 基于软中断实现。

• 执行在中断上下文，不能睡眠。

• 适合短小、不睡眠的耗时操作。

2. 代码示例

c

#include <linux/interrupt.h> static void mytasklet_func(unsigned long data) { pr_info("tasklet running\n"); } static DECLARE_TASKLET(mytasklet, mytasklet_func, 0); static irqreturn_t key_isr(int irqno, void *pdev) { tasklet_schedule(&mytasklet); // 调度 tasklet return IRQ_HANDLED; }

中断触发 →tasklet_schedule调度 → 内核在合适时机执行mytasklet_func。

三、工作队列

1. 特点

• 执行在进程上下文，可以睡眠。

• 适合耗时、可能睡眠的操作（比如msleep、I2C 读写）。

2. 代码示例

c

#include <linux/workqueue.h> static struct work_struct workqueue; static void key_workqueue_func(struct work_struct *work) { msleep(10); // 可以睡眠 pr_info("key pressed\n"); } static irqreturn_t key_handler(int irqno, void *pdev) { schedule_work(&workqueue); // 调度工作队列 return IRQ_HANDLED; } // probe 里初始化 INIT_WORK(&workqueue, key_workqueue_func);

中断触发 →schedule_work调度 → 内核线程执行key_workqueue_func。

3. tasklet vs 工作队列

关键：需要在中断下半部睡眠（比如msleep），必须用工作队列。

四、input 子系统

1. 什么是 input 子系统

Linux 把输入设备（键盘、鼠标、触摸屏、按键）统一管理，称为input 子系统。

应用程序通过/dev/input/eventX读取输入事件，不用自己写驱动接口。

2. input 驱动的流程

c

// 1. 申请 input 设备 pkey_dev = input_allocate_device(); // 2. 说明设备能力（支持什么事件） input_set_capability(pkey_dev, EV_KEY, KEY_0); // 3. 注册 input 设备 input_register_device(pkey_dev); // 4. 上报事件 input_event(pkey_dev, EV_KEY, KEY_0, 1); // 按下 input_sync(pkey_dev); input_event(pkey_dev, EV_KEY, KEY_0, 0); // 松开 input_sync(pkey_dev);

3. 事件类型

4. input 驱动 + tasklet

c

static void mytasklet_func(unsigned long data) { input_event(pkey_dev, EV_KEY, KEY_0, 1); // 按下 input_sync(pkey_dev); input_event(pkey_dev, EV_KEY, KEY_0, 0); // 松开 input_sync(pkey_dev); } static irqreturn_t key_isr(int irqno, void *pdev) { tasklet_schedule(&mytasklet); // 中断里调度 tasklet return IRQ_HANDLED; }

中断触发 → tasklet 上报按键事件 → 应用程序从/dev/input/eventX读到事件。

5. 应用程序读取 input 事件

c

#include <linux/input.h> int fd = open("/dev/input/event1", O_RDONLY); struct input_event ev; while (1) { read(fd, &ev, sizeof(ev)); if (ev.type == EV_KEY && ev.code == KEY_0) { if (ev.value == 1) { printf("key pressed\n"); } else if (ev.value == 0) { printf("key released\n"); } } }

/dev/input/eventX由 input 子系统自动创建，应用程序直接读。

五、内核定时器

1. 概念

内核定时器：在指定的时间之后，执行一个函数（超时函数）。

• 节拍（jiffies）：内核的系统时钟，每毫秒增加一次（HZ = 100）。

• 定时时间：jiffies + msecs_to_jiffies(100)表示 100ms 后。

2. 代码示例

c

#include <linux/timer.h> static void timeout(unsigned long data) { pr_info("timeout ok!\n"); } static DEFINE_TIMER(mtimer, timeout, 0, 0); static int __init kernel_timer_init(void) { init_timer(&mtimer); // 初始化定时器 add_timer(&mtimer); // 添加定时器 mod_timer(&mtimer, jiffies + msecs_to_jiffies(100)); // 设置超时时间 return 0; } static void __exit kernel_timer_exit(void) { del_timer(&mtimer); // 删除定时器 return 0; }

3. 关键函数

4. 时间转换

5. 用法

c

mod_timer(&mtimer, jiffies + msecs_to_jiffies(100)); // 100ms 后超时

超时后，内核自动调用timeout函数。

六、三种下半部方式对比

七、总结

核心思想：中断处理函数要快，耗时操作放到下半部。tasklet 用于短小操作，工作队列用于耗时操作，input 子系统用于输入设备，内核定时器用于延时执行。