本次直播围绕按键驱动项目，依次讲解阻塞IO与等待队列、中断顶底半部、并发资源保护、内核定时器延时，最后学习Input输入子系统，结合Platform总线、设备树完成整套输入设备驱动开发。
一、Platform总线 + 中断 + 等待队列实现阻塞IO
1. Platform驱动与设备树中断配置
platform_driver包含probe与remove函数，借助module_platform_driver宏简化模块注册。在probe函数中使用platform_get_irq从设备树解析中断资源。
设备树节点中配置中断相关属性：interrupt-parent指定中断控制器，interrupts设置中断号和触发方式，按键常用下降沿触发。
2. 阻塞IO原理
阻塞模式下应用调用read时，进程休眠；非阻塞read会直接返回当前按键状态。
等待队列核心接口：wait_event_interruptible，进程休眠后可被Ctrl+C信号唤醒，是驱动开发推荐用法。中断触发后，在中断处理函数修改条件变量，调用wake_up_interruptible唤醒等待队列中的进程，进程恢复后读取GPIO电平，通过copy_to_user把数据拷贝到用户空间。
3. 开发流程与调试
- Probe阶段：初始化等待队列，申请GPIO、注册中断；
- Read函数：进入阻塞等待；
- 按键触发中断，中断服务函数唤醒进程，读取按键状态返回上层。
调试时可查看/proc/interrupts，确认中断是否成功注册；出现DTS not found错误，一般是设备树文件缺失，重新拷贝原版dts即可。
二、中断上下文的资源竞争与锁机制
当全局变量同时在中断处理函数、驱动read函数中访问，会产生数据竞争问题。
- 互斥锁不能在中断上下文使用：获取不到锁时会睡眠调度，中断上下文禁止睡眠，容易造成系统卡死。
- 自旋锁spinlock：单核环境主要关闭抢占；多核环境用于核间资源竞争，拿不到锁时CPU空转忙等待，适合短临界区。
- 通用保护接口
spin_lock_irqsave/spin_unlock_irqrestore，加锁同时保存并关闭中断状态，兼顾单核多核场景。
三、中断顶半部与底半部
遵循中断快进快出原则，拆分顶半部、底半部。顶半部只处理硬件紧急操作、清除中断标志；耗时逻辑放到底半部执行，提升中断响应速度。
底半部三种实现：
- Tasklet：运行在中断上下文，不能睡眠，适合轻量任务；
- Workqueue工作队列：运行在进程上下文，允许睡眠，适合耗时操作，常用于按键软件消抖，延时后再次读取GPIO电平过滤抖动；
- 线程化中断：
request_threaded_irq，用线程处理底半部逻辑。
四、内核定时器、延时与睡眠函数
HZ代表系统节拍频率，HZ=100时节拍周期10ms，jiffies统计系统节拍，用来计算时间。
定时器相关API：DEFINE_TIMER、add_timer、mod_timer、del_timer，定时器回调运行在底半部。
udelay/mdelay：忙等待，CPU空转，延时精度高；msleep：任务挂起，CPU切换执行其他任务，调度带来一定时间误差；msleep_interruptible可被信号打断。
五、Input输入子系统
Input子系统专门管理按键、触摸屏、鼠标这类输入设备，主设备号13，无需手动编写read/write函数和手动创建设备节点。
开发流程
input_allocate_device申请input设备；input_set_capability声明设备能力，例如EV_KEY按键事件；input_register_device完成注册；- 上报事件：
input_report_key上报按键状态，每次上报必须调用input_sync同步事件，代表一次输入事件结束。
应用层读取/dev/input/eventX，获取input_event结构体，包含type事件类型、code事件编码、value按键状态。
按键驱动开发中，中断顶半部仅做快速标记，按键消抖、事件上报放在底半部处理。
六、驱动核心设计思想回顾
- 设备驱动分离：Platform总线匹配设备树硬件描述和驱动逻辑，硬件资源写在DTS，驱动只保留操作代码，一份驱动适配多个硬件；
- 内核分层子系统：Pinctrl管理引脚复用、GPIO管理电平、Input子系统统一输入事件上报，开发者直接调用内核封装好的API，不用操作底层寄存器。
转载自 CSDN-专业IT技术社区
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_48445537/article/details/168452649
