从并行口读取4秒长+5V的TTL --何时使用内核中断

Question

我有一个实验箱的技巧运行，每100毫秒左右，将吐出一个4微秒长+5V脉冲的电力在一条TTL线。这种情况发生的确切时间还不清楚，但这是很重要的--所以我想使用RedHat5.3计算机来运行这个实验来服务这个TTL，并创建一个光荣的时间戳。

目前，我所做的是将TTL连接到linux盒上并行接口的第13引脚(STATUS_SELECT，并行接口上的输入行之一)，在实验开始时生成一个进程，使用chrt将其预定的优先级更改为99 --即高优先级--然后在while循环中反复轮询并行口，直到引脚变高。然后，我创建了一个精确的时间戳，并以非阻塞的方式将其写入磁盘。

显然，这是低效的--有时进程被暂停，一个TTL就会被错过。就像计算机本身一样，忙着做其他事情(即从我的实验工具包中获取数据--核磁共振扫描仪！)这种情况经常发生。投票很容易，但可能很糟糕。

我的问题是:当TTL出现时，快速地做一些事情似乎是计算的必需品，但据我所知，只有当您是内核模块时，才有可能处理linux上的中断。并行端口可以生成中断，像近端这样的库可以相对较快地构建内核模块，在那里您必须提供自己的处理程序。

当TTL出现时，最好的方法是处理这个问题并为实验创建精确的(±25 ms)时间戳--编写一个内核模块，提供/proc中某个地方最近中断的列表，然后用正常的过程读取它们？这种方法不起作用，而且CPU效率很低--或者打开一袋蠕虫来处理我不知道的中断优先级？

最重要的是，这似乎应该是一个解决的问题--是吗?如果是的话，是否有任何明智的人希望把我引向正确的方向？坦率地说，编写内核模块似乎是一项艰巨而危险的工作，它似乎应该很简单。

Answer 1

“只有当您是内核模块时才有可能处理linux上的中断”这一假设否定了一些相当常见和有效的策略。

响应用户空间中的中断(特别是频繁中断)的简单操作是有一个驱动程序，该驱动程序创建一个内核设备(在某些情况下是sysfs节点)，其中来自userspace的read()或自定义ioctl()将被阻塞，直到中断发生。您必须检查默认的并行口驱动程序是否支持这一点，但是这在嵌入式板卡上的GPIO驱动程序中是非常常见的，并且基本方案可以借用到并行口--只要硬件支持真正的中断。

如果目标是非常精确的时间，您可能会做得更好，定制内核模块来记录时间戳，并实现一种机制，在中断发生之前，从userspace中读取一个read()，然后获取内核已经记录的时间戳作为读取数据--从而避免唤醒用户空间和调用内核以获得时间的可变延迟。

您还可以将真正的本地总线串行端口(如果存在的话)看作是一个备用的具有中断能力的接口，如果可用的并行口是一些不支持它们的部分或间接实现的话。

在您唯一可用的接口是一些间接和高延迟的情况下，例如USB，或者您需要大量的主机和操作系统独立，那么使用外部微控制器确实是有意义的。在这种情况下，您可能会尝试从主机系统设置微时钟，然后让它在每次看到事件时给您时间戳消息。如果您的实验只需要时间戳相对于给定的实验会话，这应该是很好的工作。但是，如果您需要建立跨USB延迟的绝对时间同步，则可能需要进行一些仔细的往返测量，然后估计延迟以进行补偿(请参阅NTP中的一个极端示例)。