手把手教你中断唤醒系统

萬安堂 發表於 2023-12-29 00:00:00

<img title="手把手教你中断唤醒系统" alt="手把手教你中断唤醒系统" border="0" src="https://zhuji.jb51.net/uploads/img/202305/584de0fe32dc918b4d9c49bfd83c60e3.jpg">

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。

<h3>
官方 demo
</h3>

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：

<ol class="dp-sql">
<li class="alt">
obj-y += gpio_keys.o 
</li>
</ol>

设备树中增加：


<key_enter></key_enter>
<ol class="dp-sql">
<li class="alt">
gpio-keys { 
</li>
<li>
compatible = "gpio-keys"; 
</li>
<li class="alt">
#address-cells = <1>; 
</li>
<li>
#size-cells = <0>; 
</li>
<li class="alt">
autorepeat; 
</li>
<li>
key0 { 
</li>
<li class="alt">
label = "GPIO Key Enter"; 
</li>
<li>
linux,code = <key_enter>; </key_enter>
</li>
<li class="alt">
gpios = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>; 
</li>
<li>
gpio-key,wakeup; 
</li>
<li class="alt">
}; 
</li>
<li>
}; 
</li>
</ol>

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：


<img title="手把手教你中断唤醒系统" alt="手把手教你中断唤醒系统" border="0" src="https://zhuji.jb51.net/uploads/img/202305/dab0d212d2d9f2bd2045390792d9b293.jpg">

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。

<h3>
验证方法
</h3>

在内核中,休眠方式有很多种,可以通过下面命令查看

<ol class="dp-sql">
<li class="alt">
# cat /sys/power/state 
</li>
</ol>

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:

<ol class="dp-sql">
<li class="alt">
# echo mem > /sys/power/state 
</li>
</ol>

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：


<img title="手把手教你中断唤醒系统" alt="手把手教你中断唤醒系统" border="0" src="https://zhuji.jb51.net/uploads/img/202305/9936167ea3ec0ca30d2dfd78b9a35038.jpg">

按下按键，系统恢复：


<img title="手把手教你中断唤醒系统" alt="手把手教你中断唤醒系统" border="0" src="https://zhuji.jb51.net/uploads/img/202305/a12f5d75232f17bf9a19c503ce1db65c.jpg">

当然这里的 log 并不完整，输入 dmesg 可以看到完整 log：


<img title="手把手教你中断唤醒系统" alt="手把手教你中断唤醒系统" border="0" src="https://zhuji.jb51.net/uploads/img/202305/74e58678bc347db190bf9e05a5f45b1e.jpg">

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!

<h3>
博主写的 demo
</h3>

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


<linux module.h=""><linux i2c.h=""><linux interrupt.h=""><linux delay.h=""><linux uaccess.h=""><linux pm.h=""><linux slab.h=""><linux sysctl.h=""><linux proc_fs.h=""><linux delay.h=""><linux platform_device.h=""><linux input.h=""><linux gpio_keys.h=""><linux workqueue.h=""><linux gpio.h=""><linux of.h=""><linux of_platform.h=""><linux of_gpio.h=""><linux of_irq.h=""><linux spinlock.h=""><linux cdev.h=""></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux></linux>
<ol class="dp-sql">
<li class="alt">
#include <linux module.h></linux>
</li>
<li>
#include <linux i2c.h></linux>
</li>
<li class="alt">
#include <linux interrupt.h></linux>
</li>
<li>
#include <linux delay.h></linux>
</li>
<li class="alt">
#include <linux uaccess.h></linux>
</li>
<li>
#include <linux pm.h></linux>
</li>
<li class="alt">
#include <linux slab.h></linux>
</li>
<li>
#include <linux sysctl.h></linux>
</li>
<li class="alt">
#include <linux proc_fs.h></linux>
</li>
<li>
#include <linux delay.h></linux>
</li>
<li class="alt">
#include <linux platform_device.h></linux>
</li>
<li>
#include <linux input.h></linux>
</li>
<li class="alt">
#include <linux gpio_keys.h></linux>
</li>
<li>
#include <linux workqueue.h></linux>
</li>
<li class="alt">
#include <linux gpio.h></linux>
</li>
<li>
#include <linux class="keyword">of</linux>.h> 
</li>
<li class="alt">
#include <linux of_platform.h></linux>
</li>
<li>
#include <linux of_gpio.h></linux>
</li>
<li class="alt">
#include <linux of_irq.h></linux>
</li>
<li>
#include <linux spinlock.h></linux>
</li>
<li class="alt">
#include <linux cdev.h></linux>
</li>
<li>

</li>
<li class="alt">
static int gpionum = 0; 
</li>
<li>
static int irqnum = 0; 
</li>
<li class="alt">

</li>
<li>
static irqreturn_t my_handler(int irq, void *dev_id) 
</li>
<li class="alt">
{ 
</li>
<li>
printk("%s\r\n",__FUNCTION__); 
</li>
<li class="alt">
return IRQ_HANDLED; 
</li>
<li>
} 
</li>
<li class="alt">

</li>
<li>
static int gpio_keys_probe(struct platform_device *pdev) 
</li>
<li class="alt">
{ 
</li>
<li>
int ret = 0; 
</li>
<li class="alt">
struct device_node *node = NULL;; /* 设备节点*/ 
</li>
<li>

</li>
<li class="alt">
node = of_find_compatible_node(NULL,NULL,"atkalpha-key"); 
</li>
<li>
if (node == NULL){ 
</li>
<li class="alt">
printk("%s:atkalpha-key node not find!\r\n",__FUNCTION__); 
</li>
<li>
return -EINVAL; 
</li>
<li class="alt">
} 
</li>
<li>

</li>
<li class="alt">
/* 提取 GPIO */ 
</li>
<li>
gpionum = of_get_named_gpio(node,"key-gpio", 0); 
</li>
<li class="alt">
if (gpionum < 0) { 
</li>
<li>
printk("of_get_named_gpio can't get key\r\n"); 
</li>
<li class="alt">
} 
</li>
<li>

</li>
<li class="alt">
/* 初始化 key 所使用的 IO，并且设置成中断模式 */ 
</li>
<li>
gpio_request(gpionum, "key-gpio"); 
</li>
<li class="alt">
gpio_direction_input(gpionum); 
</li>
<li>

</li>
<li class="alt">
irqnum = gpio_to_irq(gpionum); 
</li>
<li>

</li>
<li class="alt">
ret = request_irq(irqnum,my_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING, "my-key", NULL); 
</li>
<li>
if(ret < 0){ 
</li>
<li class="alt">
printk("irq %d request failed!\r\n", irqnum); 
</li>
<li>
return -EFAULT; 
</li>
<li class="alt">
} 
</li>
<li>
return 0; 
</li>
<li class="alt">
} 
</li>
<li>

</li>
<li class="alt">

</li>
<li>
static const struct of_device_id gpio_keys_of_match[] = { 
</li>
<li class="alt">
{ .compatible = "atkalpha-key", }, 
</li>
<li>
{ }, 
</li>
<li class="alt">
}; 
</li>
<li>
MODULE_DEVICE_TABLE(of, gpio_keys_of_match); 
</li>
<li class="alt">

</li>
<li>
static int gpio_keys_remove(struct platform_device *pdev) 
</li>
<li class="alt">
{ 
</li>
<li>
return 0; 
</li>
<li class="alt">
} 
</li>
<li>

</li>
<li class="alt">
static int gpio_keys_suspend(struct device *dev) 
</li>
<li>
{ 
</li>
<li class="alt">
printk("%s\r\n",__FUNCTION__); 
</li>
<li>
enable_irq_wake(irqnum); 
</li>
<li class="alt">
return 0; 
</li>
<li>
} 
</li>
<li class="alt">

</li>
<li>
static int gpio_keys_resume(struct device *dev) 
</li>
<li class="alt">
{ 
</li>
<li>
printk("%s\r\n",__FUNCTION__); 
</li>
<li class="alt">
disable_irq_wake(irqnum); 
</li>
<li>
return 0; 
</li>
<li class="alt">
} 
</li>
<li>

</li>
<li class="alt">
static SIMPLE_DEV_PM_OPS(gpio_keys_pm_ops, gpio_keys_suspend, gpio_keys_resume); 
</li>
<li>

</li>
<li class="alt">
static struct platform_driver gpio_keys_device_driver = { 
</li>
<li>
.probe = gpio_keys_probe, 
</li>
<li class="alt">
.remove = gpio_keys_remove, 
</li>
<li>
.driver = { 
</li>
<li class="alt">
.name = "my-key", 
</li>
<li>
.pm = &gpio_keys_pm_ops, 
</li>
<li class="alt">
.of_match_table = of_match_ptr(gpio_keys_of_match), 
</li>
<li>
} 
</li>
<li class="alt">
}; 
</li>
<li>

</li>
<li class="alt">
static int __init gpio_keys_init(void) 
</li>
<li>
{ 
</li>
<li class="alt">
return platform_driver_register(&gpio_keys_device_driver); 
</li>
<li>
} 
</li>
<li class="alt">

</li>
<li>
static void __exit gpio_keys_exit(void) 
</li>
<li class="alt">
{ 
</li>
<li>
platform_driver_unregister(&gpio_keys_device_driver); 
</li>
<li class="alt">
} 
</li>
<li>

</li>
<li class="alt">
module_init(gpio_keys_init); 
</li>
<li>
module_exit(gpio_keys_exit); 
</li>
<li class="alt">

</li>
<li>
MODULE_LICENSE("GPL"); 
</li>
<li class="alt">
MODULE_AUTHOR("Jason"); 
</li>
<li>
MODULE_DESCRIPTION("Keyboard driver for GPIOs"); 
</li>
<li class="alt">
MODULE_ALIAS("platform:gpio-keys"); 
</li>
</ol>

xxx.dts

<ol class="dp-sql">
<li class="alt">
key { 
</li>
<li>
#address-cells = <1>; 
</li>
<li class="alt">
#size-cells = <1>; 
</li>
<li>
compatible = "atkalpha-key"; 
</li>
<li class="alt">
key-gpio = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>; /* KEY0 */ 
</li>
<li>
interrupt-parent = <&gpio1>; 
</li>
<li class="alt">
interrupts = <18 irq_type_edge_both="">; /* FALLING RISING */ 
</li>
<li>
gpio-key,wakeup; 
</li>
<li class="alt">
status = "okay"; 
</li>
<li>
}; 
</li>
</ol>

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

頁: [1]

琼殿技术论坛's Archiver

手把手教你中断唤醒系统