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外观

05、中断下半部：tasklet实验 ​

一、什么是 tasklet ​

在Linux系统里，Tasklet是一个用来处理中断相关复杂任务的软件机制。它主要有两个特点：

  1. 安全性：在多核CPU环境下，同一时间每个Tasklet的任务只能在一个CPU核心上运行。这样就能避免多个CPU同时处理同一个任务导致的数据冲突问题。
  2. 限制：使用时要注意，Tasklet执行的任务不能包含任何会让CPU暂停的函数（比如需要等待I/O或资源的操作）。如果违反这点，会导致系统异常。

简单来说，Tasklet就像一个安全的任务调度员，负责在多核CPU之间协调任务执行，但它的任务必须是快速完成且不会卡住的。

在 Linux 内核中，tasklet 结构体的定义位于 include/linux/interrupt.h 头文件中。其原型如

下：

C
struct tasklet_struct
{
        struct tasklet_struct *next;
        unsigned long state;
        atomic_t count;
        bool use_callback;
        union {
                void (*func)(unsigned long data);
                void (*callback)(struct tasklet_struct *t);
        };
        unsigned long data;
};

tasklet_struct结构体包含以下成员：

  1. next：指向下一个tasklet的指针，用来把多个tasklet连成链表，方便内核统一管理。
  2. state：表示tasklet的当前状态（比如是否正在运行或等待）。
  3. count：记录引用次数的计数器，确保在多个地方同时调度或取消tasklet时能正确处理（例如防止同时操作出错）。
  4. func：指向一个函数的指针，这个函数会在tasklet启动时被自动调用执行。
  5. data：传递给上述函数的具体参数值。

此外，为了方便使用，还定义了tasklet_t类型作为tasklet_struct的别名。这样可以直接用tasklet_t来声明变量，而不用每次都写struct tasklet_struct的完整名称。

二、tasklet 相关接口函数 ​

2.1、静态初始化函数 ​

在Linux内核中，DECLARE_TASKLET宏可以方便地完成tasklet的静态初始化设置。它让开发者在程序启动时更轻松地配置tasklet。

宏函数的原型如下：

C
#define DECLARE_TASKLET(name,func,data) \
struct tasklet_struct name = { NULL,0,ATOMIC_INIT(0),func,data}

一个tasklet包含三个参数：名称（name）、处理函数（func）和数据（data）。

  • 名称用于标识tasklet
  • 处理函数是它要执行的任务
  • 数据是传给这个函数的参数。

tasklet在初始化时默认处于启用状态。

如果 tasklet 初始化函数为非使能状态，使用以下宏定义：

C
#define DECLARE_TASKLET_DISABLED(name,func,data) \
struct tasklet_struct name = { NULL,0,ATOMIC_INIT(1),func,data}

2.2、动态初始化函数 ​

在 Linux 内核中，可以使用 tasklet_init 函数对 tasklet 进行动态初始化。该函数原型为：

C
void tasklet_init(struct tasklet_struct *t, void (*func)(unsigned long), unsigned long data);

tasklet_init函数需要三个参数：指向任务结构的指针t、处理函数func，以及要传递给该函数的数据data。这个函数的作用是让我们在程序运行过程中随时创建和设置tasklet任务。

通过这种方式，我们可以根据实际需求灵活控制任务的启动、暂停或调整。当任务不再需要时，可以用tasklet_kill函数停止它并释放占用的资源，避免内存浪费。整个过程就像管理程序中的临时小任务一样方便直接。

2.3、关闭函数 ​

在 Linux 内核中，可以使用 tasklet_disabled 函数来关闭一个已经初始化的 tasklet。该函数

的原型如下：

C
void tasklet_disable(struct tasklet_struct *t);

当关闭一个tasklet后，即使通过tasklet_schedule函数尝试触发它，它的处理函数也不会再执行。这可以用来临时暂停或完全停止tasklet的运行，直到你再次通过tasklet_enable函数重新开启它。

需要注意的是，关闭tasklet只是让它停止工作，但不会删除它的设置。你可以随时重新打开它继续使用，或者用tasklet_kill函数彻底移除它。简单来说：关闭=暂停运行，但保留配置；销毁=完全删除。

2.4、使能函数 ​

在 Linux 内核中，可以使用 tasklet_enable 函数来使能（启用）一个已经初始化的 tasklet。

该函数的原型如下：

C
void tasklet_disable(struct tasklet_struct *t);

Tasklet的使用方法如下：

  1. 首先要有一个指向tasklet结构体的指针t
  2. 启用tasklet后，需要主动调用tasklet_schedule()函数才能触发执行。这时系统才会运行你预先设置的处理函数。
  3. tasklet开始执行后会按照预定流程处理任务。

注意：

  • 单纯启用tasklet并不会自动运行，必须显式调用tasklet_schedule()才能启动
  • 要暂停tasklet时，可以用tasklet_disable()暂时阻止其运行
  • 如果要永久停止并释放资源，必须用tasklet_kill()彻底销毁该tasklet

整个过程就像这样：先准备好tasklet，需要运行时手动"开开关"，想停的时候按暂停键，完全不用时再彻底关掉。

2.5、调度函数 ​

在 Linux 内核中，可以使用 tasklet_schedule 函数来调度（触发）一个已经初始化的 tasklet

执行。该函数的原型如下：

C
void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t);

参数 t 是指向一个 tasklet 结构体的指针。

需要注意的是，触发 tasklet 仅仅是给它打上"需要执行"的标记，并不会立刻运行它的处理函数。实际运行时间由系统内核的调度安排决定。

2.6、销毁函数 ​

在 Linux 内核中，可以使用 tasklet_kill 函数来销毁一个已经初始化的 tasklet，释放相关

资源。该函数的原型如下：

C
void tasklet_kill(struct tasklet_struct *t);

tasklet_kill函数用于结束一个任务块。使用前必须先确保这个任务块已停止运行（通过tasklet_disable函数关闭）。否则强行结束正在运行的任务块会导致系统崩溃或其他错误。

调用tasklet_kill后，系统会：

  1. 释放该任务块占用的所有资源
  2. 标记该任务块为不可用状态

一旦任务块被销毁后：

  • 再次启动或使用它会导致未知错误
  • 如果需要重新使用，必须通过tasklet_init重新初始化

关键步骤总结： 停止 → 销毁 → 重新初始化（如需再次使用）

注意：销毁前务必确认任务块已完全停止运行，否则可能引发严重错误。

三、实验代码 ​

说明：

::: 硬件IO表：https://lceda001.feishu.cn/wiki/UN0pw7Y1KixKirkMh0rcP3Tandc

操作第七个管脚触发中断，对应GPIO1_A4 ::: ::: 引脚编号计算：

公式1：GPIO 小组编号计算公式：number = group * 8 + X

其中：group为小组号（A为0，B为1，C为2，D为3）

公式2：GPIO pin 脚计算公式：pin = bank * 32 + number

其中：bank 为组号，number由公式1计算得来

故：GPIO1_A4

1*32+0*8+4 = 36 :::

驱动代码：

C
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/gpio.h>

int irq;
struct tasklet_struct mytasklet;

// 定义tasklet处理函数
void mytasklet_func(unsigned long data)
{
  printk("data is %ld\n", data);
}

// 中断处理函数
irqreturn_t test_interrupt(int irq, void *args)
{
  printk("This is test_interrupt\n");
  tasklet_schedule(&mytasklet); // 调度tasklet执行
  return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}
// 模块初始化函数
static int interrupt_irq_init(void)
{
  int ret;
  irq = gpio_to_irq(36); // 将GPIO转换为中断号
  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;
  }
  // 初始化tasklet
  tasklet_init(&mytasklet, mytasklet_func, 1);
  return 0;
}
// 模块退出函数
static void interrupt_irq_exit(void)
{

  free_irq(irq, NULL);
  tasklet_enable(&mytasklet); // 使能tasklet（可选）
  tasklet_kill(&mytasklet);   // 销毁tasklet
  printk("bye bye\n");
}

module_init(interrupt_irq_init); // 指定模块的初始化函数
module_exit(interrupt_irq_exit); // 指定模块的退出函数

MODULE_LICENSE("GPL");   // 模块使用的许可证
MODULE_AUTHOR("linux"); // 模块的作者

四、实验截图 ​

驱动加载：insmod interrupt.ko

图 0

拉高GPIO，触发中断服务程序，打印如下：

图 1