Linux中的Pin Handler：控制硬件连接的重要工具 (linux pin handler)
在嵌入式系统中，使用Linux操作系统来控制硬件连接是一种十分普遍的方法。而Linux中的Pin Handler便是用来控制硬件连接的重要工具。本文将详细介绍Pin Handler的定义、功能以及使用方法，以便更好地掌握它的使用技巧。
一、Pin Handler的定义
Pin Handler是一种在Linux内核中存在的硬件连接控制机制，是通过Linux内核的GPIO子系统来实现的。Pin Handler提供了一种简单而有力的方式，可以通过内核驱动程序来控制与嵌入式系统相关的电气信号连接。Pin Handler提供给用户的是一个机制和服务，由此可以控制与处理连接到设备的物理传感器、执行器等硬件设备的信号，主要通过GPIO（通用输入输出）来实现。
二、Pin Handler的功能
Pin Handler主要用于以下几个方面：
1. 设备初始化：当一个设备被添加到系统中并且需要使用其中的GPIO信号时，初始化程序就需要使用Pin Handler来将GPIO信号与相应的控制函数相连。
2. 物理设备状态检测：Pin Handler可以用来检测与系统连接的所有物理设备的状态，如是否安装、是否损坏、是否能够正常使用等等，从而更好地了解硬件设备的状态。
3. 静态排线（Static Pinmux）：静态排线是通过Pin Handler来实现的，这是将GPIO信号通过特定的物理引脚连接到外部硬件的过程。通过静态排线，可以控制和管理不同的硬件资源。
4. 动态排线（Dynamic Pinmux）：动态排线允许用户在系统运行时对GPIO信号进行动态修改，从而实现不同硬件资源的动态分配。这是一种非常灵活的方法，可以很好地适应不同的嵌入式系统架构。
三、Pin Handler的使用方法
1. 加载文件
在使用Pin Handler之前，需要加载相应的设备树文件。这个设备树文件包含了设备的硬件信息和GPIO配置信息。一般情况下，这个文件被加载到系统的/boot文件夹中。
2. 导出GPIO引脚
在使用Pin Handler之前，需要将GPIO引脚导出到用户空间。这样，就可以将控制GPIO信号的任务交给用户空间应用程序，从而实现对物理硬件设备的控制和管理。
例如，要导出GPIO0引脚，可以使用以下命令：
“`
echo 0 > /sys/class/gpio/export
“`
3. 配置GPIO引脚
为了正确地使用GPIO，我们需要为其配置方向（输入或输出）、电平（高或低）、中断等属性，以适应不同的硬件需求。这些属性均通过/sys/class/gpio/gpioX文件夹中的文件进行设置。
例如，要将GPIO0引脚设置为输出，可以使用以下命令：
“`
echo “out” > /sys/class/gpio/gpio0/direction
“`
要将GPIO0引脚设置为高电平，可以使用以下命令：
“`
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio0/value
“`
4. 使用GPIO控制硬件
一旦GPIO引脚被正确地导出并配置，就可以使用相关的控制函数来实现硬件的控制和管理。例如，以下是GPIO应用程序的一个简单示例，该程序用于控制LED的开和关。
“`
#include
#include
#include
#include
#define LED “/sys/class/gpio/gpio0/value”
int mn(void)
{
int fd;
char led = ‘1’;
fd = open(LED, O_WRON);
while(1)
{
write(fd, &led, 1);
sleep(1);
led = (led == ‘1’) ? ‘0’ : ‘1’;
}
close(fd);
return 0;
}
“`
四、
相关问题拓展阅读：
Linux如何及时响应外部中断
FPGA每隔100us给运行linux的ARM一个中断，要求在20us内响应中断，并读走2023*16bit的数据。
目前主要的问题是，当系统同时发生多个中断时，会严重影响linux对FPGA中断的响应时间。如何解决？
1、首先想到了ARM的FIQ，它可以打断IRQ中断服务程序，保证对外部FIQ的及时响应。但是发现linux只实现了IRQ，没有显示FIQ。
linux是从devicetree读取中断号，加入中断向量表的。
interrupts = ;中的之一个字段0表示非共享中断，非零表示共享中断，SDK产生的dts统一为0，此时第二字段的值比XPS中的小32；如果之一字段非零，则第二字段比XPS小16.
最后字段表示中断的触发方式。
IRQ_TYPE_EDGE_RISING =0x,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING =0x,
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH =0x,
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW =0x,
很明显，devicetree根本没有提供通知linux有FIQ的渠道。
2、再来看linux的IRQ
linux的中断分为上半部清伏和下半部，上半部运行在IRQ模式，会屏蔽所有中断，下半部运行在SVC模式，会重新打开中断。
也就是说，当一个中断的上半部正在运行时（不能再次响应中断），FPGA的中断是不能被linux响应的；
反过来，当FPGA中断的上半部正在运行时（不能再次响应中断），其他的中断也不能被linux响应；
unsigned long flags;
…
local_irq_save(flags);
….
local_irq_restore(flags);
3.
ARM有七种模式，我们这里只讨论SVC、IRQ和FIQ模式。
我们可以假设ARM核心有两根中断引脚（实际上是看不见的），一根叫 irq pin, 一根叫fiq pin.
在ARM的cpsr中，有一个I位和一个F位，分别用来禁止IRQ和FIQ的。
先不说中断控制器，只说ARM核心。正常情况下，ARM核都只是机械地随着pc的指示去做事情，当CPSR中的I和F位为1的时候，IRQ和FIQ全部处于禁止状态。无论你在irq
pin和fiq pin上面发什么样的中断信号，ARM是不会理你的，你根本不能打断他，因为他耳聋了，眼也瞎了。
在I位和F位为0的时候，当irq
pin上有中断信号过来的时候，就会打断arm的当前工作，并且切换到IRQ模式下，并且跳到相应的异常向量表（vector)位置去执行代码。这个过程是自动的，但是返回到被中断打断的地方就得您亲自动手了。当你跳到异常向量表，处于IRQ的模式的时候，这个时候如果irq
pin上面又来中断信号了，这个时候ARM不会理你的，irq
pin就跟秘书一样，ARM核心就像老板，老板本来在做事，结果来了一个客户，秘书打断它，让客户进去了。而轿樱这个时候再来一个客户，要么秘书不断去敲门问，要么客户走人。老板之一个客户没有会见完，是不会理你的。
但是有一种情况例外，当ARM处在IRQ模式，这个时候fiq pin来了一个中断信号，fiq
pin是什么？是快速中断呀，比如是公安局的来查刑事案件，那才不管你老板是不是在会见闭正丛客户，直接打断，进入到fiq模式下，并且跳到相应的fiq的异常向量表处去执行代码。那如果当ARM处理FIQ模式，fiq
pin又来中断信号，又就是又一批公安来了，那没戏，都是执法人员，你打不断我。那如果这个时候irq
pin来了呢？来了也不理呀，正在办案，还敢来妨碍公务。
所以得出一个结论： IRQ模式只能被FIQ模式打断，FIQ模式下谁也打不断。
在打不断的情况下，irq pin 或 fiq pin随便你怎么发中断信号，都是白发。
所以除了fiq能打断irq以外，根本没有所谓中断嵌套的情况。
Linux不用FIQ,只用到了IRQ。但是我们有时候一个中断需要处理很长时间，那我们就需要占用IRQ模式那么长的时间吗？没有，linux在IRQ模式下只是简单的记录是什么中断，马上就切换回了SVC模式，换句话说，Linux的中断处理都是在SVC模式下处理的。
只不过SVC模式下的ISR上半部关闭了当前中断线，下半部才重新打开
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