RK3568驱动指南｜第五期-中断-第45章 自定义工作队列实验

瑞芯微RK3568芯片是一款定位中高端的通用型SOC，采用22nm制程工艺，搭载一颗四核Cortex-A55处理器和Mali G52 2EE 图形处理器。RK3568 支持4K 解码和 1080P 编码，支持SATA/PCIE/USB3.0 外围接口。RK3568内置独立NPU，可用于轻量级人工智能应用。RK3568 支持安卓 11 和 linux 系统，主要面向物联网网关、NVR 存储、工控平板、工业检测、工控盒、卡拉 OK、云终端、车载中控等行业。

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第45章 自定义工作队列实验

在上一章节中对工作队列以及共享工作队列知识进行了学习，并使用共享队列进行了实验。共享队列是由内核管理的全局工作队列，自定义工作队列是由内核或驱动程序创建的特定工作队列，用于处理特定的任务。下面就让我们一起来进行自定义工作队列的学习吧。

45.1 工作队列相关结构体

在Linux内核中，结构体struct work_struct描述的是要延迟执行的工作项，定义在include/linux/workqueue.h当中，如下所示

struct work_struct {
    atomic_long_t data;                    // 工作项的数据字段
    struct list_head entry;                // 工作项在工作队列中的链表节点
    work_func_t func;                      // 工作项的处理函数
#ifdef CONFIG_LOCKDEP
    struct lockdep_map lockdep_map;        // 锁依赖性映射
#endif
};

    这些工作组织成工作队列，内核使用struct workqueue_struct结构体描述一个工作队列，定义在include/linux/workqueue.h 当中，如下所示：

struct workqueue_struct {
    struct list_head pwqs;            // 工作队列上的挂起工作项列表
    struct list_head delayed_works;   // 延迟执行的工作项列表
    struct delayed_work_timer dwork_timer;  // 延迟工作项的定时器
    struct workqueue_attrs *unbound_attrs;  // 无绑定工作队列的属性
    struct pool_workqueue *dfl_pwq;    // 默认的池化工作队列
    ...
};

45.2 工作队列相关接口函数

在Linux内核中，create_workqueue函数用于创建一个工作队列，函数原型如下所示：

struct workqueue_struct *create_workqueue(const char *name);

参数name是创建的工作队列的名字。使用这个函数可以给每个CPU都创建一个CPU相关的工作队列。创建成功返回一个struct workqueue_struct类型指针，创建失败返回NULL。

如果只给一个CPU创建一个CPU相关的工作队列，使用以下函数。

#define create_singlethread_workqueue(name) \ alloc_workqueue("%s", WQ_SINGLE_THREAD, 1, name)

参数name是创建的工作队列的名字。使用这个函数只会给一个CPU创建一个CPU相关的工作队列。创建成功之后返回一个struct workqueue_struct 类型指针，创建失败返回NULL。

当工作队列创建好之后，需要将要延迟执行的工作项放在工作队列上，调度工作队列，使用queue_work_on函数，函数原型如下所示：

bool queue_work_on(int cpu, struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work);

 该函数有三个参数，第一个参数是一个整数cpu，第二个参数是一个指向struct workqueue_struct的指针wq，第三个参数是一个指向struct work_struct的指针work。

该函数的返回类型是布尔值，表示是否成功调度工作队列。 queue_work_on函数还有其他变种，比如queue_work函数，这里略过，其实思路是一致的，用于将定义好的工作项立即添加到工作队列中，并在工作队列可用时立即执行。

如果要取消一个已经调度的工作，使用函数bool cancel_work_sync，函数原型如下所示：

bool cancel_work_sync(struct work_struct *work);

 函数的作用是取消一个已经调度的工作，如果被取消的工作已经正在执行，则会等待他执行完成再返回。

在Linux 内核中，使用flush_workqueue函数将刷新该工作队列中所有已提交但未执行的工作项。函数原型如下所示：

void flush_workqueue(struct workqueue_struct *wq);

 该函数参数是一个指向struct workqueue_struct类型的指针wq。函数的作用是刷新工作队列，告诉内核尽快处理工作队列上的工作。

如果要删除自定义的工作队列，使用destroy_workqueue函数，函数原型如下所示：

void destroy_workqueue(struct workqueue_struct *wq);

该函数参数是一个指向struct workqueue_struct类型的指针wq。

在下一小节中将使用上述工作队列API函数进行相应的实验。

45.3 实验程序的编写

45.3.1 驱动程序编写

本实验对应的网盘路径为：iTOP-RK3568开发板【底板V1.7版本】\03_【iTOP-RK3568开发板】指南教程\02_Linux驱动配套资料\04_Linux驱动例程\35_workqueue_share\module。

本实验将实现注册显示屏触摸中断，每按当触摸LCD显示屏就会触发中断服务函数，在中断服务函数中提交工作项到工作队列中，打印“This id test_interrupt”和“This is test_work”。

在驱动程序中的模块初始化函数中，我们将GPIO转换为中断号，并使用request_irq函数请求中断，然后创建自定义工作队列，初始化工作项。当中断被触发时，中断处理函数被调用，并将工作项提交到自定义工作队列中，最终由工作项处理函数异步执行。编写完成的interrupt.c代码如下所示，添加的代码已加粗表示。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
int irq;
struct workqueue_struct *test_workqueue;
struct work_struct test_workqueue_work;
 
// 工作项处理函数
void test_work(struct work_struct *work)
{
  msleep(1000);
  printk("This is test_work\n");
}
 
// 中断处理函数
irqreturn_t test_interrupt(int irq, void *args)
{
  printk("This is test_interrupt\n");
// 提交工作项到自定义工作队列
  queue_work(test_workqueue, &test_workqueue_work);   
return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}
 
static int interrupt_irq_init(void)
{
  int ret;
  irq = gpio_to_irq(101); // 将GPIO映射为中断号
  printk("irq is %d\n", irq);
 
  // 请求中断
  ret = request_irq(irq, test_interrupt, IRQF_TRIGGER_RISING, "test", NULL);
  if (ret < 0)
  {
    printk("request_irq is error\n");
    return -1;
  }
 
  test_workqueue = create_workqueue("test_workqueue"); // 创建工作队列
  INIT_WORK(&test_workqueue_work, test_work);          // 初始化工作项
 
  return 0;
}
 
static void interrupt_irq_exit(void)
{
  free_irq(irq, NULL);                    // 释放中断
  cancel_work_sync(&test_workqueue_work); // 取消工作项
  flush_workqueue(test_workqueue);        // 刷新工作队列
  destroy_workqueue(test_workqueue);      // 销毁工作队列
  printk("bye bye\n");
}
 
module_init(interrupt_irq_init);
module_exit(interrupt_irq_exit);
 
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("topeet");

45.4 运行测试

45.4.1 编译驱动程序

在上一小节中的interrupt.c代码同一目录下创建 Makefile 文件，Makefile 文件内容如下所示：

export ARCH=arm64#设置平台架构
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-#交叉编译器前缀
obj-m += interrupt.o    #此处要和你的驱动源文件同名
KDIR :=/home/topeet/Linux/linux_sdk/kernel    #这里是你的内核目录                                                                                                                            
PWD ?= $(shell pwd)
all:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules    #make操作
clean:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean    #make clean操作

对于Makefile的内容注释已在上图添加，保存退出之后，来到存放interrupt.c和Makefile文件目录下，如下图（图45-1）所示：

然后使用命令“make”进行驱动的编译，编译完成如下图（图45-2）所示：

编译完生成interrupt.ko目标文件，如下图（图45-3）所示：

至此驱动模块就编译成功了，接下来进行测试。

45.4.2 运行测试

开发板启动之后，使用以下命令进行驱动模块的加载，如下图（图45-4）所示：

insmod interrupt.ko

加载驱动之后，可以看到申请的中断号被打印了出来，然后用手触摸连接的LVDS 7寸屏幕，打印如下图（45-5）所示： 

在上图中，可以看到打印中断处理函数中添加的打印“This is test_interrupt”被打印了俩次，说明触发了2次中断上文，那么中断上文会调度2次中断下文，所以也会打印2次工作项处理函数中添加的打印“This is test_work”。

在按屏幕之后，立即输入ps -aux|grep test_workqueue命令可以查看自己创建的工作队列，如下（图 45-6）所示：

最后可以使用以下命令进行驱动的卸载，如下图（图45-7）所示：

rmmod interrupt

至此，自定义工作队列实验就完成了。