上节 从一个简单的汇编程序学习汇编程序的结构以及编译链接的过程中,打印hello world的汇编程序的详细解释为:
前面有篇文章使用杂项设备完成了按键驱动的编写,实现了按键轮询检测,通过read函数向应用层传递按键值,这篇文章使用按键为例,介绍Linux内核里中断的注册方法,使用中断的方式检测按键是否按下,中断在单片机、设备驱动开发里使用的都非常多,可以更加实时的检测到按键触发的情况。
系统调用是应用程序(包含运行库)与操作系统内核的接口,它决定了应用程序如何与内核打交道。在现在的操作系统系统里,程序运行的时候,本身是没有权利访问系统的资源,由于系统有限的资源有可能被不同的应用程序同时访问,因此,如果不加以保护,各个应用程序的冲突在所难免。所以现代操作系统都尽可能的把冲突的资源保护起来,阻止程序直接访问。这些资源,包括文件、网络、IO、各种设备等。
大家好,我是道哥,今天我为大伙儿解说的技术知识点是:【Linux 中断的注册和处理】。
大家好,我是道哥,今天我为大伙儿解说的技术知识点是:【中断程序如何发送信号给应用层】。
先说明两个概念:中断和系统调用 一 系统调用: 是应用程序(运行库也是应用程序的一部分)与操作系统内核之间的接口,它决定了应用程序是如何和内核打交道的。 1, Linux系统调用:2.6.19版内核提供了319个系统调用。比如 exit fork read open close …… 2, 对Windows来说,操作系统提供给应用程序的接口不是系统调用,而是API。比如:ReadFile。我们暂时把API和系统调用等同起来 3, Linux中,每个系统调用对应一个系统调用号,内核维护了一个系统调
ARM和FPGA的交互是这个芯片最重要的部分,PL和PS的交互使用中断是较为快捷的方法,本文使用bram存储数据并通过外部pl端发出中断通知ps端读写数据。程序思路是按键产生中断,按键是直接连到pl端的,驱动产生异步通知,应用开始往BRAM写数据,然后再读取数据(阻塞读取),均打印出来比较
在我们的开发中,检测按键是否触发,无非就两种方法—轮询和中断。作者认为两种方法最大的区别就是CPU的利用率。
在Linux 内核笔记之高层中断处理一文中,介绍了ARM gic中断控制器对于硬中断的处理过程。gic的中断处理程序是从ack一个硬件中断开始的, 在gic的中断处理过程中,会根据中断的映射去寻找对应的虚拟中断号, 再去进行后续的中断处理。gic_handle_irq->handle_domain_irq
进程就是一个程序运行起来的状态,线程是一个进程中的不同的执行路径。 进程是OS分配资源的基本单位,线程是执行调度的基本单位。分配资源最重要的是:独立的内存空间,线程调度执行(线程共享进程的内存空间,没有自己独立的内存空间)
在高执行级别下,代码可以执行特权指令,访问任意的物理地址,这种CPU执行级别就对应着内核态。
工作队列常见的使用形式是配合中断使用,在中断的服务函数里无法调用会导致休眠的相关函数代码,有了工作队列机制以后,可以将需要执行的逻辑代码放在工作队列里执行,只需要在中断服务函数里触发即可,工作队列是允许被重新调度、睡眠。
不同的外部设备、不同的体系结构、不同的OS其中断实现机制都有差别,本文对应的OS为linux3.4版本,外部设备为PCI设备、系统为X86。
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。
内核空间——存放的是整个内核代码和所有内核模块,以及内核所维护的数据。 用户空间——用户程序的代码和数据。
由于 APIC中断控制器 有点小复杂,所以本文主要通过 8259A中断控制器 来介绍Linux对中断的处理过程。
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既然叫中断, 那我们首先就会想到这个中断是中断谁?想一想计算机最核心的部分是什么?没错, CPU, 计算机上绝大部分的计算都在CPU中完成,因此这个中断也就是中断CPU当前的运行,让CPU转而先处理这个引起中断的事件,通常来说这个中断的事件比较紧急,处理完毕后再继续执行之前被中断的task。比如,我们敲击键盘,CPU就必须立即响应这个操作,不然我们打字就全变成了慢动作~。说白了中断其实就是一种主动通知机制,如果中断源不主动通知,那想知道其发生了什么事情,只能一次次地轮询了,白白耗费CPU。
所以,当网卡接收到数据包后,要通知 Linux 内核有数据需要处理。另外,网卡驱动应该提供让 Linux 内核把数据把发送出去的接口。
GIC,Generic Interrupt Controller。是ARM公司提供的一个通用的中断控制器。主要作用为:接受硬件中断信号,并经过一定处理后,分发给对应的CPU进行处理。
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当用户态进程发起一个系统调用, CPU 将切换到 内核态 并开始执行一个 内核函数 。 内核函数负责响应应用程序的要求,例如操作文件、进行网络通讯或者申请内存资源等。
1 PCIe中断 – PCI/PCIe设备中断都是level触发,并且请求信号为低电平有效 – PCI总线一般只有INTA#到INTD#的4个中断引脚,所以PCI多功能设备的func一般不会超过4个,但是共享中断除外
你是否也和我一样,想要知道当我们轻轻按下电源键,电脑哔的一声响,几行字闪过,然后操作系统的启动画面出现,电脑启动可以被使用,这一系列过程中,电脑到底做了什么呢?
至此,我们已经理解了X86架构如何在硬件层面如何处理中断和异常,那么接下来,我们看看Linux内核管理这些中断和异常。
Linux 的同步机制不断发展完善。从最初的原子操作,到后来的信号量,从大内核锁到今天的自旋锁。这些同步机制的发展伴随Linux从单处理器到对称多处理器的过渡;
本文讲解系统的进程管理相关内容,系统的进程管理是有关系统的所有进程的调度、排序、分配资源、创建、销毁等,是比较重要的内容。
进程是 Linux 事务管理的基本单元,所有的进程均拥有自己独立的处理环境和系统资源。进程的环境由当前系统状态及其父进程信息决定和组成,将某个可执行文件加载到内存中运行,那么就会演变成一个或者是多个进程。(产生多个进程的原因是进程在运行的时候可以再创建新的进程,但是加载的时候只有一个进程),为了更好的理解进程,以我们平时在 Linux 环境下运行一个 C 程序为例进行说明: 代码很简单,hello world:
当我们休眠时,如果想唤醒,则需要添加中断唤醒源,使得在休眠时,这些中断是设为开启的,当有中断来,则会退出唤醒,常见的中断源有按键,USB等.
cat 这个节点,会打印系统中所有的中断信息,如果是多核CPU,每个核都会打印出来。
要深入理解Linux内核中的同步与互斥的实现,需要先了解一下内联汇编:在C函数中使用汇编代码。
本文介绍了如何通过Linux内核定时器实现LED灯的闪烁,从硬件的配置、驱动程序以及示例代码方面进行了详细的阐述。通过申请GPIO、配置GPIO、编写驱动程序以及添加设备到内核和加载设备,最终实现了LED灯的闪烁。
系统调用就是调用操作系统提供的一系列内核功能函数,因为内核总是对用户程序持不信任的态度,一些核心功能不能直接交由用户程序来实现执行。用户程序只能发出请求,然后内核调用相应的内核函数来帮着处理,将结果返回给应用程序。如此才能保证系统的稳定和安全。本节采用 $xv6$ 的实例来讲解系统调用具体是如何实现的。
总线、设备和驱动模型,如果把它们之间的关系比喻成生活中的例子是比较容易理解的。举个例子,充电墙壁插座安静的嵌入在墙面上,无论设备是电脑还是手机,插座都能依然不动的完成它的使命——充电,没有说为了满足各种设备充电而去更换插座的。其实这就是软件工程强调的高内聚、低耦合概念。
本文介绍了如何通过Linux驱动程序实现按键中断,并通过实例代码进行了详细说明。首先介绍了如何安装和编译驱动程序,然后描述了如何使用按键中断,最后给出了完整的代码示例和注释。
MPSoC是带ARM处理器和FPGA(PL)的SoC,包含4核A53及其常用外部模块(PS)。A53(PS)使用Arm GIC-400,属于GICv2架构。如果想了解GIC-400的具体细节,请参考文档APU GIC: CoreLink GIC-400 Generic Interrupt Controller, DDI 0471B, r0p1。
2016.3.15,参加了CVTE的技术面,很不幸,我和我的两位小伙伴均跪在了一面。先将当日的面试内容汇总如下,供后来者参考。我们三人各自也都总结了失败的原因,大致如下:
中断 是为了解决外部设备完成某些工作后通知CPU的一种机制(譬如硬盘完成读写操作后通过中断告知CPU已经完成)。早期没有中断机制的计算机就不得不通过轮询来查询外部设备的状态,由于轮询是试探查询的(也就是说设备不一定是就绪状态),所以往往要做很多无用的查询,从而导致效率非常低下。由于中断是由外部设备主动通知CPU的,所以不需要CPU进行轮询去查询,效率大大提升。
王柏生 资深技术专家,先后就职于中科院软件所、红旗Linux和百度,现任百度主任架构师。在操作系统、虚拟化技术、分布式系统、云计算、自动驾驶等相关领域耕耘多年,有着丰富的实践经验。著有畅销书《深度探索Linux操作系统》(2013年出版)。
本文档对内核的 GPIO 接口使用进行详细的阐述,让用户明确掌握 GPIO 配置、申请等操作的编程方法。
基于i.MX6ULL平台设计实现掉电检测功能,首先选择一路IO,利用IO电平变化触发中断,在编写驱动时捕获该路GPIO的中断,然后在中断响应函数中发送信号通知应用程序掉电发生了。
这节课讲解如何在中断系统中使用设备树,也就是用设备树如何描述中断。 中断体系在4.x内核中变化很大,中断体系又跟pinctrl系统密切相关,pinctrl中又涉及GPIO子系统,这样讲下去的话,设备树课程就变成驱动专题了,所以我打算只讲中断体系统,对于pinctrl、gpio等系统留待以后在驱动课程中扩展。
中断控制是计算机发展中一种重要的技术,最初它是为克服对 I/O 接口控制采用程序查询所带来的处理器低效率而产生的。
1.写出最底层Led_Open(),Led_Write(),Led_Read() 2.如何让内核知道下面有我们写好的操作硬件的函数呢?定义一个file_operations结构体(指向Led_Open等底层函数)。使用函数regsiter_chrdev(major,”first_drv”,&first_drv_fops)注册告诉内核(通过major索引)。 3.regsiter_chrdev被谁调用?被驱动入口函数调用。first_drv_init() 4.如何知道调用first_drv_init(),还是其他的函数呢?利用宏module_init(first_drv_init)定义一个结构体,结构体中有函数指针,指向入口函数。 5.出口函数first_drv_exit。卸载驱动unregsiter_chrdev(major,”first_drv”,&first_drv_fops)。如何知道何时来调用first_drv_exit?module_init(first_drv_exit)定义一个结构体,结构体中有函数指针,指向入口函数。
用户输入命令,在Shell下运行一个前台进程,用户键盘输入 Ctrl C (2号信号)则会产生一个硬件中断,被OS获取,解释成为信号,发送给目标前台进程,前台进程收到信号之后,引起进程退出。
本文介绍了如何通过分析Linux内核的僵死进程来定位出错函数的方法。首先介绍了Linux内核的僵死进程情况,然后分析了僵死进程的产生原因,最后通过一个实例,介绍了如何通过分析进程的PC值,来定位出错函数的方法。
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