作者：趙明，華清遠見嵌入式學院講師。
中斷編程基礎
實際上，有很多Linux的驅動都是通過中斷的方式來進行內核和硬件的交互。中斷機制提供了硬件和軟件之間異步傳遞信息的方式。硬件設備在發生某個事件時通過中斷通知軟件進行處理。中斷實現了硬件設備按需獲得處理器關注的機制，與查詢方式相比可以大大節省CPU資源的開銷。
在此將介紹在驅動程序中用於申請中斷的requeST_IRq()調用，和用於釋放中斷的free_irq()調用。request_irq()函數調用的格式如下所示：
int request_irq(unsigned int irq,
void (*handler)(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs),
unsigned lONg irqflags, const char * devname, oid *dev_id);
其中irq是要申請的硬件中斷號。在Intel平臺，範圍是0～15。
參數handler爲將要向系統註冊的中斷處理函數。這是一個回調函數，中斷髮生時，系統調用這個函數，傳入的參數包括硬件中斷號、設備id以及寄存器值。設備id就是在調用request_irq()時傳遞給系統的參數dev_id。
參數irqflags是中斷處理的一些屬性，其中比較重要的有SA_INteRRUPT。這個參數用於標明中斷處理程序是快速處理程序（設置SA_INTERRUPT）還是慢速處理程序（不設置SA_INTERRUPT）。快速處理程序被調用時屏蔽所有中斷。慢速處理程序只屏蔽正在處理的中斷。還有一個SA_SHIRQ屬性，設置了以後運行多個設備共享中斷，在中斷處理程序中根據dev_id區分不同設備產生的中斷。
參數devname爲設備名，會在/dev/interrupts中顯示。
參數dev_id在中斷共享時會用到。一般設置爲這個設備的device結構本身或者NULL。中斷處理程序可以用dev_id找到相應的控制這個中斷的設備，或者用irq2dev_map()找到中斷對應的設備。
釋放中斷的free_irq()函數調用的格式如下所示。該函數的參數與request_irq()相同。
void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id);
按鍵工作原理
LED和蜂鳴器是最簡單的GPIO的應用，都不需要任何外部輸入或控制。按鍵同樣使用GPIO接口，但按鍵本身需要外部的輸入，即在驅動程序中要處理外部中斷。按鍵硬件驅動原理圖如圖1所示。在圖1的4 X 4矩陣按鍵（K1~K16）電路中，使用4個輸入/輸出端口（EINT0、EINT2、EINT11和EINT19）和4個輸出端口（KSCAN0~KSCAN3）。
圖1 按鍵驅動電路原理圖
按鍵驅動電路使用的端口和對應的寄存器如表11-18所示。
表1 按鍵電路的主要端口
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因爲通常中斷端口是比較珍貴且有限的資源，所以在本電路設計中，16個按鍵複用了4箇中斷線。那怎麼樣才能及時而準確地對矩陣按鍵進行掃描呢？
某個中斷的產生表示，與它所對應的矩陣行的4個按鍵中，至少有一個按鍵被按住了。因此可以通過查看產生了哪個中斷，來確定在矩陣的哪一行中發生了按鍵操作（按住或釋放）。例如，如果產生了外部2號線中斷（EINT2變爲低電平），則表示K7、K8、K9和K15中至少有一個按鍵被按住了。這時候4個EINT端口應該通過GPIO配置寄存器被設置爲外部中斷端口，而且4個KSCAN端口的輸出必須爲低電平。
在確定按鍵操作所在行的位置之後，我們還得查看按鍵操作所在列的位置。此時要使用KSCAN端口組，同時將4個EINT端口配置爲通用輸入端口（而不是中斷端口）。在4個KSCAN端口中，輪流將其中某一個端口的輸出置爲低電平，其他3個端口的輸出置爲高電平。這樣逐列進行掃描，直到按鍵所在列的KSCAN端口輸出爲低電平，此時按鍵操作所在行的EINT管腳的輸入端口的值會變成低電平。例如，在確認產生了外部2號中斷之後，進行逐列掃描。若發現在KSCAN1爲低電平時（其他端口輸出均爲高電平），GPF2（EINT2管腳的輸入端口）變爲低電平，則可以斷定按鍵K8被按住了。
以上的討論都是在按鍵的理想狀態下進行的，但實際的按鍵動作會在短時間（幾毫秒至幾十毫秒）內產生信號抖動。例如，當按鍵被按下時，其動作就像彈簧的若干次往復運動，將產生幾個脈衝信號。一次按鍵操作將會產生若干次按鍵中斷，從而會產生抖動現象。因此驅動程序中必須要解決去除抖動所產生的毛刺信號的問題。
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來源:華清遠見
