蜕变成蝶~Linux设备驱动之按键设备驱动

　

　在上述的驱动系列博客中，我们已经了解了关于阻塞和非阻塞、异步通知、轮询、内存和I/O口访问、并发控制等知识，按键设备驱动相对来说是比较简单的，本章内容可以加深我们对字符设备驱动架构、阻塞与非阻塞、中断定时器等相关知识的理解。在嵌入式的系统中，按键的硬件原理简单，就是通过一个上拉电阻将处理器的外部中断引脚拉高，电阻的另一端接按钮并接地就可以实现。

1.按键的确认流程如下

2 按键驱动中的有关数据结构

2.1 按键设备结构体以及定时器

#define MAX KEY BUF 16 // 键缓冲区大小
typedef unsigned char KEY RET; 
 
//设备结构体：
typedef struct
{
    unsigned int keyStatus[KEY NUM]; //4个 键的 键状态
    KEY RET buf[MAX KEY BUF]; // 键缓冲区
    unsigned int head, tail; // 键缓冲区头和尾
    wait queue head t wq; //等待队列
    struct cdev cdev;      //cdev 结构体
} KEY DEV; 
 
static struct timer list key timer[KEY NUM];//4个 键去抖定时器

2.2 按键硬件资源、键值信息结构体

 static struct key info
      { 
 
        int irq no;      //中断号 
 
        unsigned int gpio port; //GPIO端口 
 
        int key no;     //键值 
 
      } key info tab [4] =
      {
         /* 键所使用的CPU 资源*/
        {  IRQ EINT10, GPIO G2, 1
        }
       ,
        { 
 
         IRQ EINT13, GPIO G5, 2
        }
       ,
        { 
 
         IRQ EINT14, GPIO G6, 3
        }
       ,
        { 
 
         IRQ EINT15, GPIO G7, 4
        }
       ,
     };

2.3 按键设备驱动文件操作结构体

static struct file operations s3c2410 key fops =
     { 
 
       owner: THIS MODULE, 
 
       open: s3c2410 key open,  //启动设备 
 
       release: s3c2410 key release,  //关闭设备 
 
       read: s3c2410 key read,  //读取 键的键值
     };

3 按键设备的模块加载和卸载函数

3.1 加载函数

static int    init s3c2410 key init (void)
      {
        ...//申请设备号，添加cdev 
 
        request irqs(); //注册中断函数
        keydev .head = keydev .tail = 0; //初始化结构体 
 
        for (i = 0; i < KEY NUM; i++) 
 
          keydev.keyStatus[i] = KEYSTATUS UP; 
 
        init waitqueue head (&(keydev .wq)); //等待队列 
 
       //初始化定时器，实现软件的去抖动 
 
       for (i = 0; i < KEY NUM; i++) 
 
         setup timer (&key timer[i], key timer handler, i);
       //把 键的序号作为传入定时器处理函数的参数
     }

3.2 卸载函数

static void     exit s3c2410 key exit (void)
     { 
 
       free irqs(); //注销中断
       ...//释放设备号，删除cdev
     }

3.3 中断申请函数

/*申请系统中断，中断方式为下降沿触发*/ 
 
      static int request irqs(void)
      { 
 
        struct key info *k;
        int i; 
 
        for (i= 0; i < sizeof(key info tab) / sizeof(key info tab [1]); i++)
        { 
 
          k = key info tab + i; 
 
          set external irq (k->irq no, EXT LOWLEVEL, GPIO PULLUP DIS);
                      //设置低电平触发 
 
              if   (request irq (k->irq no,  &buttons irq,  SA INTERRUPT, 
 
DEVICE NAME,
           i))  //申请中断，将 键序号作为参数传入中断服务程序
         {
           return  - 1;
         }
       }
       return 0;
     }

3.4 中断释放函数

/*释放中断*/ 
 
      static void free irqs(void)
      { 
 
        struct key info *k;
        int i; 
 
        for (i= 0; i < sizeof(key info tab) / sizeof(key info tab [1]); i++)
        { 
 
          k = key info tab + i; 
 
          free irq (k->irq no, buttons irq); //释放中断
       }
     }

4 按键设备驱动中断和定时器处理程序

　　在按键按下之后，将发生中断，在中断处理程序中，应该先关闭中断进去查询模式，延时以消抖如下中断处理过程只有顶半部，没有底半部。

4.1 中断处理程序

static void s3c2410 eint key (int irq, void *dev id, struct pt regs
*reg)
     { 
 
       int key = dev id; 
 
       disable irq (key info tab [key].irq no); //关中断，转入查询 式 
 
       keydev.keyStatus[key] = KEYSTATUS DOWNX;//状态为按下
           _
       key timer [key].expires == jiffies + KEY TIMER DELAY1;//延迟 
 
       add timer (&key timer[key]); //启动定时器
     }

4.2 定时器处理流程

　　按键按下时，该按键将记录字啊缓冲区，同时定时器启动延时，每次记录新的键值时，等待队列被唤醒，其代码如下。

//按键设备驱动的定时器处理函数
static void key timer handler (unsigned long data)
      {
        int key = data; 
 
        if (ISKEY DOWN (key))
        { 
 
          if (keydev.keyStatus[key] == KEYSTATUS DOWNX)
          //从中断进入
          { 
 
            keydev .keyStatus[key] = KEYSTATUS DOWN; 
 
           key timer[key].expires == jiffies + KEY TIMER DELAY; //延迟
           keyEvent ();  //记录键值，唤醒等待队列 
 
           add timer(&key timer [key]);
         }
         else
         { 
 
           key timer[key].expires == jiffies + KEY TIMER DELAY; //延迟 
 
           add timer(&key timer [key]);
         }
       }
       else       //键已抬起
       { 
 
         keydev.keyStatus[key] = KEYSTATUS UP; 
 
         enable irq (key info tab [key].irq no);
       }

5 打开和释放函数

　　这里主要是设置keydev.head和keydev.tail还有按键事件函数指针keyEvent的值，按键设备驱动的打开、释放函数如下：

static int s3c2410 key open (struct inode *inode, struct file *filp)
      {
        keydev .head = keydev .tail = 0; //清空 键动作缓冲区 
 
        keyEvent = keyEvent raw; //函数指针指向 键处理函数keyEvent raw
        return 0;
      } 
 
       static int s3c2410 key release (struct inode *inode, struct file *filp)
      { 
 
       keyEvent = keyEvent dummy; //函数指针指向空函数
       return 0；
　　　}

6 读函数

　　读函数主要是提供对按键设备结构体缓冲区的读并复制到用户空间，当keydev.head != keydev.tail时，说明缓冲区有数据，使用copy_to_user()函数拷贝到用户空间，反之根据用户空间是阻塞还是非阻塞读分为以下两种情况：

• 非阻塞读：没有按键缓存，直接返回- EAGAIN；
• 阻塞读：在keydev.wq等待队列上睡眠，直到有按键记录 到缓冲区后被唤醒。

//按键设备驱动的读函数 
 
      static ssize t s3c2410 key read (struct file *filp,char *buf,ssize t
count, 
 
        loff t*ppos)
      {
        retry: if (keydev.head != keydev .tail)
        //当前循环队列中有数据
        { 
 
          key ret = keyRead (); //读取按键 
 
          copy to user(..); //把数据从内核空间传送到用户空间
        }
       else
       { 
 
         if (filp->f flags &O NONBLOCK)
         //若用户采用非阻塞方式读取
         {
           return  - EAGAIN;
         } 
 
         interruptible sleep on (&(keydev .wq));
           //用户采用阻塞方式读取，调用该函数使进程睡眠
         goto retry;
       }
       return 0;
     }

　　

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