1. Linux中断调度与GPIO子系统深度解析
作为一名嵌入式Linux驱动开发者，我经常需要处理硬件中断和GPIO操作。今天我想分享一些在实际项目中积累的中断调度和GPIO子系统的实战经验，特别是针对常见的DHT11温湿度传感器驱动开发场景。
1.1 GPIO子系统核心API详解
在Linux驱动开发中，GPIO子系统是最基础也是最常用的接口之一。以下是几个关键API的深度解析：
c复制int gpio_request(unsigned gpio, const char *label);
这个函数用于向内核申请GPIO资源。在实际项目中，我强烈建议每次使用GPIO前都调用此函数，否则可能会遇到多个驱动同时操作同一引脚导致的不可预测行为。参数label可以自定义，通常用于调试时识别引脚用途。
c复制int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);
设置GPIO为输出模式时，这个API特别有用。我在驱动DHT11传感器时发现，初始电平的设置对传感器响应至关重要。例如，DHT11要求主机在起始信号前保持高电平至少18ms。
c复制int gpio_direction_input(unsigned gpio);
当需要读取传感器数据时，必须先将GPIO设置为输入模式。这里有个常见陷阱：很多开发者会忘记在读取数据后重新将引脚设置为输出模式，导致后续通信失败。
1.2 中断处理的底半部机制
在Linux中断处理中，为了不阻塞其他中断，我们通常将中断处理分为顶半部(top half)和底半部(bottom half)。以下是三种常见的底半部实现方式对比：
| 特性 | 软中断 | tasklet | workqueue |
|---|---|---|---|
| 运行上下文 | 中断上下文 | 中断上下文 | 进程上下文 |
| 可否睡眠 | 否 | 否 | 是 |
| 优先级 | 最高 | 中等 | 最低 |
| 适用场景 | 内核核心子系统 | 简单快速的任务 | 复杂耗时任务 |
在我的DHT11驱动实践中，最初使用了tasklet，但后来发现workqueue更适合，因为温湿度数据读取后通常需要进一步处理（如存储或上传），这些操作可能需要睡眠。
1.3 中断上下文与进程上下文
理解这两个概念对驱动开发至关重要：
中断上下文：
- 包括中断服务