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手把手教你中断唤醒系统

手把手教你中断唤醒系统

在消费类电子中,功耗是很重要的,甚至项目后期一直在调功耗,看看哪里还可以再省电。由此就有了 Linux 电源管理子系统,该子系统包含很多方面:什么时候可以降帧、什么时候可以关掉其他 CPU core、系统运行时如果某外设很少用需要让它运行时休眠、系统休眠时要保证哪些外设可以唤醒系统。

博主今天要讨论的,就是一个按键如何唤醒系统,类似于手机的电源键。

这个功能并不是新功能,所以 Linux 内部有一个 demo 可以使用,先教大家如何使用该 demo,然后较大家如何撰写中断唤醒系统驱动。

官方 demo

demo 目录:/kernel4.14/drivers/input/keyboard/gpio_keys.c

该驱动是专门为按键准备的,是一个身经百战的驱动,任何时候测试按键中断或者中断唤醒系统都可以用它,很多时候比自己写的驱动靠谱。

要想使用该驱动,首先在该目录的 Makefile 中增加:

  1. obj-y += gpio_keys.o

设备树中增加:

  1. gpio-keys {
  2. compatible = "gpio-keys";
  3. #address-cells = <1>;
  4. #size-cells = <0>;
  5. autorepeat;
  6. key0 {
  7. label = "GPIO Key Enter";
  8. linux,code = ;
  9. gpios = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>;
  10. gpio-key,wakeup;
  11. };
  12. };

compatible 属性是 “gpio-keys”,gpio_keys.c 文件的674行会匹配这个属性,匹配到了该驱动就会运行。

linux,code 属性是按键值,Linux 对所有按键事件都有编号,所以KEY_ENTER 实际是一个数字,是驱动向上层报告的一个按键值。

gpios 属性是标明哪一个 GPIO 口,低电平触发,大家可以自己选一个 GPIO。

gpio-key,wakeup 是代表此GPIO支持中断唤醒,你也可以写成:wakeup-source。新老版本而已。

修改就是这么简单,不过语法要符合各位手中的开发板平台。然后编译出内核和设备树文件,下载到板子中。(Linux 内核根目录会有 .config 文件,确保 CONFIG_PM_SLEEP=y 有打开)

如果驱动加载成功,在 /proc/interrupts 中可以看到:

手把手教你中断唤醒系统

从左往右第一列是软件中断号(唯一)。

第二列是 CPU,表示该中断在该CPU上触发了多少次,多核会有多列。

第三列是中断控制器,imx6ull开发板根中断控制器是GPC,外部中断控制器是gpio-mxc,两者是级联关系。

第四列是硬件中断号,也就是GPIO口编号。

第五列表示该中断是边沿触发还是电平触发。

第六列是中断名称,可以找到一个 GPIO Key Enter,如果驱动加载成功就能看到,如果失败就看不到。

验证方法

在内核中,休眠方式有很多种,可以通过下面命令查看

  1. # cat /sys/power/state

常用的休眠方式有freeze、standby、mem、disk

freeze:冻结I/O设备,将它们置于低功耗状态,使处理器进入空闲状态,唤醒最快,耗电比其它standby, mem, disk方式高

standby:除了冻结I/O设备外,还会暂停系统,唤醒较快,耗电比其它 mem, disk方式高

mem:将运行状态数据存到内存,并关闭外设,进入等待模式,唤醒较慢,耗电比disk方式高

disk:将运行状态数据存到硬盘,然后关机,唤醒最慢

示例:

  1. # echo mem > /sys/power/state

系统进入睡眠后,基本都会停掉UI、停掉串口,串口无法操作,如图:

手把手教你中断唤醒系统

按下按键,系统恢复:

手把手教你中断唤醒系统

当然这里的 log 并不完整,输入 dmesg 可以看到完整 log:

手把手教你中断唤醒系统

PM:power manager

具体干了什么,图中有解释,分为 suspend 过程和 resume 过程。

其实一个中断让它支持唤醒系统,最主要是多了两个函数:suspend、resume。

suspend 函数在系统整体 suspend 的时候,会调用每个外设注册的 suspend,我们在这个函数中调用 enable_irq_wake,表示该中断在系统休眠时是 enable 状态。

resume 函数在系统整体 resume 的时候,会调用每个外设注册的 resume 函数,在 resume 函数中调用 disable_irq_wake ,表示该中断在系统运行时不需要。两者成对使用。

具体参看下面文章,写的很好:

http://www.wowotech.net/irq_subsystem/irq_handle_procedure.html

大家也可以研究一下 gpio_keys.c,该驱动看起来比较复杂,但是很完善,毕竟身经百战,什么因素都考虑到了,测试就用它!

博主写的 demo

博主下面给的是简化版,并且自测OK,分享给大家,以后如果需要可以copy

xxx.c

  1. #include
  2. #include
  3. #include
  4. #include
  5. #include
  6. #include
  7. #include
  8. #include
  9. #include
  10. #include
  11. #include
  12. #include
  13. #include
  14. #include
  15. #include
  16. #include of.h>
  17. #include
  18. #include
  19. #include
  20. #include
  21. #include
  22. static int gpionum = 0;
  23. static int irqnum = 0;
  24. static irqreturn_t my_handler(int irq, void *dev_id)
  25. {
  26. printk("%s\r\n",__FUNCTION__);
  27. return IRQ_HANDLED;
  28. }
  29. static int gpio_keys_probe(struct platform_device *pdev)
  30. {
  31. int ret = 0;
  32. struct device_node *node = NULL;; /* 设备节点*/
  33. node = of_find_compatible_node(NULL,NULL,"atkalpha-key");
  34. if (node == NULL){
  35. printk("%s:atkalpha-key node not find!\r\n",__FUNCTION__);
  36. return -EINVAL;
  37. }
  38. /* 提取 GPIO */
  39. gpionum = of_get_named_gpio(node,"key-gpio", 0);
  40. if (gpionum < 0) {
  41. printk("of_get_named_gpio can't get key\r\n");
  42. }
  43. /* 初始化 key 所使用的 IO,并且设置成中断模式 */
  44. gpio_request(gpionum, "key-gpio");
  45. gpio_direction_input(gpionum);
  46. irqnum = gpio_to_irq(gpionum);
  47. ret = request_irq(irqnum,my_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING, "my-key", NULL);
  48. if(ret < 0){
  49. printk("irq %d request failed!\r\n", irqnum);
  50. return -EFAULT;
  51. }
  52. return 0;
  53. }
  54. static const struct of_device_id gpio_keys_of_match[] = {
  55. { .compatible = "atkalpha-key", },
  56. { },
  57. };
  58. MODULE_DEVICE_TABLE(of, gpio_keys_of_match);
  59. static int gpio_keys_remove(struct platform_device *pdev)
  60. {
  61. return 0;
  62. }
  63. static int gpio_keys_suspend(struct device *dev)
  64. {
  65. printk("%s\r\n",__FUNCTION__);
  66. enable_irq_wake(irqnum);
  67. return 0;
  68. }
  69. static int gpio_keys_resume(struct device *dev)
  70. {
  71. printk("%s\r\n",__FUNCTION__);
  72. disable_irq_wake(irqnum);
  73. return 0;
  74. }
  75. static SIMPLE_DEV_PM_OPS(gpio_keys_pm_ops, gpio_keys_suspend, gpio_keys_resume);
  76. static struct platform_driver gpio_keys_device_driver = {
  77. .probe = gpio_keys_probe,
  78. .remove = gpio_keys_remove,
  79. .driver = {
  80. .name = "my-key",
  81. .pm = &gpio_keys_pm_ops,
  82. .of_match_table = of_match_ptr(gpio_keys_of_match),
  83. }
  84. };
  85. static int __init gpio_keys_init(void)
  86. {
  87. return platform_driver_register(&gpio_keys_device_driver);
  88. }
  89. static void __exit gpio_keys_exit(void)
  90. {
  91. platform_driver_unregister(&gpio_keys_device_driver);
  92. }
  93. module_init(gpio_keys_init);
  94. module_exit(gpio_keys_exit);
  95. MODULE_LICENSE("GPL");
  96. MODULE_AUTHOR("Jason");
  97. MODULE_DESCRIPTION("Keyboard driver for GPIOs");
  98. MODULE_ALIAS("platform:gpio-keys");

xxx.dts

  1. key {
  2. #address-cells = <1>;
  3. #size-cells = <1>;
  4. compatible = "atkalpha-key";
  5. key-gpio = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>; /* KEY0 */
  6. interrupt-parent = <&gpio1>;
  7. interrupts = <18 irq_type_edge_both="">; /* FALLING RISING */
  8. gpio-key,wakeup;
  9. status = "okay";
  10. };

最后再总结一下:中断唤醒系统和普通的驱动区别在于,多了两个函数:suspend 和 resume,在 suspend 函数中,调用 enable_irq_wake,表示该中断号在系统休眠时也是 enable 状态,可以触发中断。在 resume 函数中,调用 disable_irq_wake ,恢复原始的中断触发路径。

然后使用 SIMPLE_DEV_PM_OPS 宏将 suspend 和 resume 函数注册到 gpio_keys_pm_ops 操作集,最终由 platform 注册到系统中。这样完成后,系统休眠过程中就会调用到设备注册的 suspend,系统唤醒过程中就会调用设备注册的 resume 函数。

至于 probe 函数的书写,我在 GPIO 子系统和中断子系统系列文章都讲过这些函数的使用,大家可以去我的网站查看:

http://www.linuxer.vip

note:该 demo 只用来唤醒系统,如果你的中断是在 I2C 等设备驱动中,唤醒系统后要立刻在中断处理函数中进行 I2C 通信,写法不太一样,但是框架相同。

另外,该驱动的中断处理函数中没做什么东西,因此唤醒后执行完中断处理函数后又会睡过去。如果你想要该中断唤醒系统后让系统一直处于唤醒状态,请在中断处理函数中使用 __pm_stay_awake() 和 __pm_relax()函数。

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/FooG30_Fr4svQcqbK9y_9g

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