LINUX按键驱动程序

《《混杂设备驱动模型》》

《混杂设设备的描述》

<混在设备的概念>

在linux系统中，存在一类字符设备，他们拥有相同的主设备号（10），但是次设备号不同，称这类设备为混在设备(missdevice),所有的混杂设备形成一个链表，对设备进行访问，根据次设备号在链表中查找相应的混杂设备。

注意：混杂设备是字符设备的一种。

<混杂设备的设备描述符>

struct miscdevice

{

int minor;   /*次设备号*/

const char *name; /*设备名*/

const struct file_operrations  *fops; /*文件操作*/

struct list_head list;

struct device *parent;

struct  device *this _device ;

};

<设备注册>

在linux系统中欧使用函数 misc_register() 函数来注册一个混杂设备驱动。

函数原型：

int misc_register(struct miscdevice *misc)

<设备注销>

函数原型：

int mic_deregister (struct miscdevice * misc)

《linux中断处理》

<裸机中中断处理流程>

中断会有一个统一的入口： ldr pc,_irq ——》保存环境处理——》执行：bl handle_init 指令——》 根据中断号，调用与之对应的中断处理程序。

<linux中中断处理流程分析>

在linux系统中也有一个中断处理的同样的入口：irq_svc ——》接着做相应的环境保存——》获取产生中断的中断源(寄存器 INTPND)——》利用中断号找到irq_disc[*]这个结构——》在action 中就有用户事先填写编写好的处理函数

总结：驱动程序需要做哪些事？

1）实现中断处理过程

2）将中断处理程序注册到linux系统中

<linux 中中断处理程序>

1）注册中断

函数原型：
int request_irq(unsigned int irq, void (*handler )(int ,void *,struct pt_regs*),unsigned long flags,const char*devname, void *dev_id)

参数分析:

unsigned int irq: 中断号

注意：中断号和中断类型区别

#define S3C2410_CPUIRQ_OFFSET (16)

#define S3C2410_IRQ(x) ((x) + S3C2410_CPUIRQ_OFFSET)

void （*handler ）(int ,void * , struct pt_regs * ): 中断处理程序

unsigned long flags :与中断处理有关的各种的选项

例：

IRQF_DISABLEED (SA_INTERRUPT) :快速中断处理程序，如果没有该位，则表示慢速中断处理程序

注意：快速中断和慢速中断的区别

快/慢速中断主要区别在于：快速中断保证中断处理的原子性（不被打断），而慢速中断则不保证，换句话说就是开启中断标志位 （屏蔽）（处理器 IF）,在运行快速中断程序是关闭的，英因此在服务该中断时，不会别其他类型的中断打断；而调用慢速中断处理时，其他类型的中断可以得到服务。

IRQF_SHARED(SA_SHIRQ):表明该中断号是设备共享的（）多个设备可以共享多个中断。

IRQF_TRIGGER_FALLING: 下降沿产生中断

const char * devname:设备名

void * dev_id :共享中断时使用

返回值：

返回0 表示成功

失败：

返回一个非0 的错误值

注意：中断处理程序是在中断上下文中运行的，他的行为可能受某些限制：

1)不能使用可能引起阻塞的函数

2)不能使用可能引起调度的函数

2）中断处理

一般处理流程：

检查设备是否产生中断——》清除中断标志（要不然下次中断没法响应）——》相应的硬件操作

3）注销中断

函数原型：

void free_irq(unsigned int irq,void *dev_id)

参数分析：

irq；中断号

dev_id:对于共享中断，一个中断号，对应多个中断程序，位了将加载的中断处理程序卸载，将其中对每个中断处理程序进行编号：dev_id

《中断分层技术》

<中断嵌套>

（1）慢速中中断

当处理慢速中断当过程中，中断开关(IF)是关闭当的，即可以被其他中断打断，执行本中断，直到处理完成，再返回执行执之前被打断当中断。

注意：如果执行中断当过程中是被同类型当中断打断，此时linux系统是不会执行该中断当。

（2）快速中断

不可以被其他中断打断

<中断分层技术>

背景：

中断处理流程大致可以分为和和硬件有关的工作，和硬件无关当工作，linux系统中，将和硬件有关的工作被放到中断处理程序中去做，其他的部分放到其他地方做。其目的是减少处理中断处理的时间。使用以下三中方式处理和硬件无关部分处理。

（1）软中断

（2）tasklet

（3）工作队列

由上图可以看见，加入说这是一个3核当CPU,每一CPU后面都跟有一个队列，将和硬件没有关系的处理程序插入到这些链表中，linux内核会为每一个链表创建一个线程，系统会在CPU相对空闲的时候把挂着的线程处理一遍，当处理完一个线程该链表就会从该队列中消失。

<使用工作队列实现分层>

(1)如何实现工作队列

struct workqueue_struct

{

struct cpu_workqueue_struct *cpu_wq;

struct list_head list;

const char *name;  /*workqueue name */

int signalthread;

int freezeable  /*freeze threads during suspend*/

int rt;

}

(2)如何描述一个工作

struct work_struct

{

atomic_long_t data;

struct list _head entry;

work_fun_t func;

}

（3）实现步骤

1）创建工作队列

函数：

create_workqueue(“name”)

2）创建工作

函数：

INIT_WORK(work,fun)

3）提交工作（将工作挂载到工作队列上）

函数：
queue_work(work_queue,work)

注意：要创建工作队列，必须遵循GPL协议。

MOUDLE_LICENSE(“GPL”)

注意：但是在大多数情况下并不需要我们定义工作队列，linux系统会有一个默认当工作队列keventd_wq，所以只需要将工作挂载到该工作队列上即可。

挂载函数：

schedule_work(work)
《按键去抖》

<背景分析>

在按动按键的时候，因硬件设计的缺陷，会导致信号出现尖刺，从而导致输入信号不准确。

<处理按键抖动>

(1)硬件去抖

(2)软件去抖

一般软件去抖采用延时的方式：
1）for()循环

2）定时延时

在Linux系统中使用结构体数组：
struct timer_list

{

struct list_head entry;

unsigned long expires;

viod (*function )(unsigned long);

unsigned long data;

struct tvec_base *base;

}

expires：用来设定时间

function:这个函数指针指向定时结束后需要处理的工作。

来描述一个定时器。

注意：一般操作系统为处理的高效率，一般是不使用for()循环的。只能使用定时器。

<定时器处理流程>

(1)定义定时器变量

(2)初始化定时器

1）init_timer()

2)设置超时函数

(3)add_timer()用来向内核注册定时器

(4)mod_timer()启动定时器

<多按键驱动的优化>

相对于一个按键的驱动程序，需要多注册一个中断，注册中断就需要在对硬件操作部分多做一个引脚的功能配置。

注意：首先要实现相应的硬件驱动程序，才能在应用程序中做相应的系统调用。

<阻塞型驱动程序的设计>

(1)阻塞必要

当一个设备无法满足用户的读写请求的时候该怎么办?例如使用函数然而以后会有数据，或者一个进程企图向一个设备写入数据的时候，然而，此时设备没有做好接受数据的准备，当上述情况发生时，驱动程序应当(缺省的)阻塞进程，使进程进入等待（睡眠）状态，知道请求得到满足。

(2)内核等待队列

在实现阻塞驱动的过程中，也需要一个类似“候车室”的地方来安排阻塞队列的休息，当唤醒条件成熟时，则可以从候车室中将进程唤醒，这个“候车室”就是等待队列。

1）定义等待队列

wait_queue_head_t my_queue

2)初始化等待队列

init_waitqueue_head(&my_queue)

3)或者定义并初始化等待队列

DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(my_queue)

4)进入等待队列

wait_event(queue,condition)

当condition（布尔表达式）为真时，立即返回，否者让进程进入TASK_UNINTERRUPTIBLE 模式的睡眠，并挂载到queue参数指定的等待队列上。

wait_event_interrupttible(queue,condition)

当condition（布尔表达式）为真时，立即返回，否者让进程进入TASK_INTERRUPTIBLE的睡眠，并挂载在参数queue参数指定的队列上。

5）从等待队列中唤醒

wake_up(wait_queue_t *q)

从等待队列q 中唤醒状态为TASK_UNINTERRUPTIBLE,TASK_INTERRUPTIBLE,TASK_KILLABLE 的所有进程

wake_up_interruptible(wait_queue_t *q)

从等待队列中q中，唤醒状态为TASK_INTERRUPTIBLE的进程。

(3)阻塞驱动优化

L

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