手把手教你中斷喚醒系統(tǒng)
在消費(fèi)類電子中，功耗是很重要的，甚至項(xiàng)目后期一直在調(diào)功耗，看看哪里還可以再省電。由此就有了 Linux 電源管理子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)包含很多方面：什么時(shí)候可以降幀、什么時(shí)候可以關(guān)掉其他 CPU core、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)如果某外設(shè)很少用需要讓它運(yùn)行時(shí)休眠、系統(tǒng)休眠時(shí)要保證哪些外設(shè)可以喚醒系統(tǒng)。
博主今天要討論的，就是一個(gè)按鍵如何喚醒系統(tǒng)，類似于手機(jī)的電源鍵。
這個(gè)功能并不是新功能，所以 Linux 內(nèi)部有一個(gè) demo 可以使用，先教大家如何使用該 demo，然后較大家如何撰寫中斷喚醒系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。
官方 demo
demo 目錄：/kernel4.14/drivers/input/keyboard/gpio_keys.c
該驅(qū)動(dòng)是專門為按鍵準(zhǔn)備的，是一個(gè)身經(jīng)百戰(zhàn)的驅(qū)動(dòng)，任何時(shí)候測試按鍵中斷或者中斷喚醒系統(tǒng)都可以用它，很多時(shí)候比自己寫的驅(qū)動(dòng)靠譜。
要想使用該驅(qū)動(dòng)，首先在該目錄的 Makefile 中增加：
- obj-y += gpio_keys.o
設(shè)備樹中增加：
- gpio-keys {
- compatible = "gpio-keys";
- #address-cells = <1>;
- #size-cells = <0>;
- autorepeat;
- key0 {
- label = "GPIO Key Enter";
- linux,code = <KEY_ENTER>;
- gpios = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>;
- gpio-key,wakeup;
- };
- };
compatible 屬性是 “gpio-keys”，gpio_keys.c 文件的674行會(huì)匹配這個(gè)屬性，匹配到了該驅(qū)動(dòng)就會(huì)運(yùn)行。
linux,code 屬性是按鍵值，Linux 對所有按鍵事件都有編號，所以KEY_ENTER 實(shí)際是一個(gè)數(shù)字，是驅(qū)動(dòng)向上層報(bào)告的一個(gè)按鍵值。
gpios 屬性是標(biāo)明哪一個(gè) GPIO 口，低電平觸發(fā)，大家可以自己選一個(gè) GPIO。
gpio-key,wakeup 是代表此GPIO支持中斷喚醒，你也可以寫成：wakeup-source。新老版本而已。
修改就是這么簡單，不過語法要符合各位手中的開發(fā)板平臺(tái)。然后編譯出內(nèi)核和設(shè)備樹文件，下載到板子中。(Linux 內(nèi)核根目錄會(huì)有 .config 文件，確保 CONFIG_PM_SLEEP=y 有打開)
如果驅(qū)動(dòng)加載成功，在 /proc/interrupts 中可以看到：
從左往右第一列是軟件中斷號(唯一)。
第二列是 CPU，表示該中斷在該CPU上觸發(fā)了多少次，多核會(huì)有多列。
第三列是中斷控制器，imx6ull開發(fā)板根中斷控制器是GPC，外部中斷控制器是gpio-mxc，兩者是級聯(lián)關(guān)系。
第四列是硬件中斷號，也就是GPIO口編號。
第五列表示該中斷是邊沿觸發(fā)還是電平觸發(fā)。
第六列是中斷名稱，可以找到一個(gè) GPIO Key Enter，如果驅(qū)動(dòng)加載成功就能看到，如果失敗就看不到。
驗(yàn)證方法
在內(nèi)核中,休眠方式有很多種,可以通過下面命令查看
- # cat /sys/power/state
常用的休眠方式有freeze、standby、mem、disk
freeze：凍結(jié)I/O設(shè)備,將它們置于低功耗狀態(tài),使處理器進(jìn)入空閑狀態(tài),喚醒最快,耗電比其它standby, mem, disk方式高
standby：除了凍結(jié)I/O設(shè)備外,還會(huì)暫停系統(tǒng),喚醒較快,耗電比其它 mem, disk方式高
mem：將運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)存到內(nèi)存,并關(guān)閉外設(shè),進(jìn)入等待模式,喚醒較慢,耗電比disk方式高
disk：將運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)存到硬盤,然后關(guān)機(jī),喚醒最慢
示例:
- # echo mem > /sys/power/state
系統(tǒng)進(jìn)入睡眠后，基本都會(huì)停掉UI、停掉串口，串口無法操作，如圖：
按下按鍵，系統(tǒng)恢復(fù)：
當(dāng)然這里的 log 并不完整，輸入 dmesg 可以看到完整 log：
PM：power manager
具體干了什么，圖中有解釋，分為 suspend 過程和 resume 過程。
其實(shí)一個(gè)中斷讓它支持喚醒系統(tǒng)，最主要是多了兩個(gè)函數(shù)：suspend、resume。
suspend 函數(shù)在系統(tǒng)整體 suspend 的時(shí)候，會(huì)調(diào)用每個(gè)外設(shè)注冊的 suspend，我們在這個(gè)函數(shù)中調(diào)用 enable_irq_wake，表示該中斷在系統(tǒng)休眠時(shí)是 enable 狀態(tài)。
resume 函數(shù)在系統(tǒng)整體 resume 的時(shí)候，會(huì)調(diào)用每個(gè)外設(shè)注冊的 resume 函數(shù)，在 resume 函數(shù)中調(diào)用 disable_irq_wake ，表示該中斷在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不需要。兩者成對使用。
具體參看下面文章，寫的很好：
http://www.wowotech.net/irq_subsystem/irq_handle_procedure.html
大家也可以研究一下 gpio_keys.c，該驅(qū)動(dòng)看起來比較復(fù)雜，但是很完善，畢竟身經(jīng)百戰(zhàn)，什么因素都考慮到了，測試就用它!
博主寫的 demo
博主下面給的是簡化版，并且自測OK，分享給大家，以后如果需要可以copy
xxx.c
- #include <linux/module.h>
- #include <linux/i2c.h>
- #include <linux/interrupt.h>
- #include <linux/delay.h>
- #include <linux/uaccess.h>
- #include <linux/pm.h>
- #include <linux/slab.h>
- #include <linux/sysctl.h>
- #include <linux/proc_fs.h>
- #include <linux/delay.h>
- #include <linux/platform_device.h>
- #include <linux/input.h>
- #include <linux/gpio_keys.h>
- #include <linux/workqueue.h>
- #include <linux/gpio.h>
- #include <linux/of.h>
- #include <linux/of_platform.h>
- #include <linux/of_gpio.h>
- #include <linux/of_irq.h>
- #include <linux/spinlock.h>
- #include <linux/cdev.h>
- static int gpionum = 0;
- static int irqnum = 0;
- static irqreturn_t my_handler(int irq, void *dev_id)
- {
- printk("%s\r\n",__FUNCTION__);
- return IRQ_HANDLED;
- }
- static int gpio_keys_probe(struct platform_device *pdev)
- {
- int ret = 0;
- struct device_node *node = NULL;; /* 設(shè)備節(jié)點(diǎn)*/
- node = of_find_compatible_node(NULL,NULL,"atkalpha-key");
- if (node == NULL){
- printk("%s:atkalpha-key node not find!\r\n",__FUNCTION__);
- return -EINVAL;
- }
- /* 提取 GPIO */
- gpionum = of_get_named_gpio(node,"key-gpio", 0);
- if (gpionum < 0) {
- printk("of_get_named_gpio can't get key\r\n");
- }
- /* 初始化 key 所使用的 IO，并且設(shè)置成中斷模式 */
- gpio_request(gpionum, "key-gpio");
- gpio_direction_input(gpionum);
- irqnum = gpio_to_irq(gpionum);
- ret = request_irq(irqnum,my_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING, "my-key", NULL);
- if(ret < 0){
- printk("irq %d request failed!\r\n", irqnum);
- return -EFAULT;
- }
- return 0;
- }
- static const struct of_device_id gpio_keys_of_match[] = {
- { .compatible = "atkalpha-key", },
- { },
- };
- MODULE_DEVICE_TABLE(of, gpio_keys_of_match);
- static int gpio_keys_remove(struct platform_device *pdev)
- {
- return 0;
- }
- static int gpio_keys_suspend(struct device *dev)
- {
- printk("%s\r\n",__FUNCTION__);
- enable_irq_wake(irqnum);
- return 0;
- }
- static int gpio_keys_resume(struct device *dev)
- {
- printk("%s\r\n",__FUNCTION__);
- disable_irq_wake(irqnum);
- return 0;
- }
- static SIMPLE_DEV_PM_OPS(gpio_keys_pm_ops, gpio_keys_suspend, gpio_keys_resume);
- static struct platform_driver gpio_keys_device_driver = {
- .probe = gpio_keys_probe,
- .remove = gpio_keys_remove,
- .driver = {
- .name = "my-key",
- .pm = &gpio_keys_pm_ops,
- .of_match_table = of_match_ptr(gpio_keys_of_match),
- }
- };
- static int __init gpio_keys_init(void)
- {
- return platform_driver_register(&gpio_keys_device_driver);
- }
- static void __exit gpio_keys_exit(void)
- {
- platform_driver_unregister(&gpio_keys_device_driver);
- }
- module_init(gpio_keys_init);
- module_exit(gpio_keys_exit);
- MODULE_LICENSE("GPL");
- MODULE_AUTHOR("Jason");
- MODULE_DESCRIPTION("Keyboard driver for GPIOs");
- MODULE_ALIAS("platform:gpio-keys");
xxx.dts
- key {
- #address-cells = <1>;
- #size-cells = <1>;
- compatible = "atkalpha-key";
- key-gpio = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>; /* KEY0 */
- interrupt-parent = <&gpio1>;
- interrupts = <18 IRQ_TYPE_EDGE_BOTH>; /* FALLING RISING */
- gpio-key,wakeup;
- status = "okay";
- };
最后再總結(jié)一下：中斷喚醒系統(tǒng)和普通的驅(qū)動(dòng)區(qū)別在于，多了兩個(gè)函數(shù)：suspend 和 resume，在 suspend 函數(shù)中，調(diào)用 enable_irq_wake，表示該中斷號在系統(tǒng)休眠時(shí)也是 enable 狀態(tài)，可以觸發(fā)中斷。在 resume 函數(shù)中，調(diào)用 disable_irq_wake ，恢復(fù)原始的中斷觸發(fā)路徑。
然后使用 SIMPLE_DEV_PM_OPS 宏將 suspend 和 resume 函數(shù)注冊到 gpio_keys_pm_ops 操作集，最終由 platform 注冊到系統(tǒng)中。這樣完成后，系統(tǒng)休眠過程中就會(huì)調(diào)用到設(shè)備注冊的 suspend，系統(tǒng)喚醒過程中就會(huì)調(diào)用設(shè)備注冊的 resume 函數(shù)。
至于 probe 函數(shù)的書寫，我在 GPIO 子系統(tǒng)和中斷子系統(tǒng)系列文章都講過這些函數(shù)的使用，大家可以去我的網(wǎng)站查看：
http://www.linuxer.vip
note：該 demo 只用來喚醒系統(tǒng)，如果你的中斷是在 I2C 等設(shè)備驅(qū)動(dòng)中，喚醒系統(tǒng)后要立刻在中斷處理函數(shù)中進(jìn)行 I2C 通信，寫法不太一樣，但是框架相同。
另外，該驅(qū)動(dòng)的中斷處理函數(shù)中沒做什么東西，因此喚醒后執(zhí)行完中斷處理函數(shù)后又會(huì)睡過去。如果你想要該中斷喚醒系統(tǒng)后讓系統(tǒng)一直處于喚醒狀態(tài)，請?jiān)谥袛嗵幚砗瘮?shù)中使用 __pm_stay_awake() 和 __pm_relax()函數(shù)。
