linux字符驱动之poll机制按键驱动

在上一节中，我们讲解了如何自动创建设备节点，实现一个中断方式的按键驱动。虽然中断式的驱动，效率是蛮高的，但是大家有没有发现，应用程序的死循环里的读函数是一直在读的；在实际的应用场所里，有没有那么一种情况，偶尔有数据、偶尔没有数据，答案当然是有的。我们理想当然的就会想到，当有数据的时候，我们才去读它，没数据的时候我们读它干啥？岂不浪费劳动力？
上一节文章链接：http://blog.csdn.net/lwj103862095/article/details/17511867
这一节里，我们在中断的基础上添加poll机制来实现有数据的时候就去读，没数据的时候，自己规定一个时间，如果还没有数据，就表示超时时间。

poll机制总结：（韦老师总结的，不是我总结的哦！）

1. poll > sys_poll > do_sys_poll >poll_initwait，poll_initwait函数注册一下回调函数__pollwait，它就是我们的驱动程序执行poll_wait时，真正被调用的函数。

2. 接下来执行file->f_op->poll，即我们驱动程序里自己实现的poll函数

它会调用poll_wait把自己挂入某个队列，这个队列也是我们的驱动自己定义的；

它还判断一下设备是否就绪。

3. 如果设备未就绪，do_sys_poll里会让进程休眠一定时间

4. 进程被唤醒的条件有2：一是上面说的“一定时间”到了，二是被驱动程序唤醒。驱动程序发现条件就绪时，就把“某个队列”上挂着的进程唤醒，这个队列，就是前面通过poll_wait把本进程挂过去的队列。

5. 如果驱动程序没有去唤醒进程，那么chedule_timeout(__timeou)超时后，会重复2、3动作，直到应用程序的poll调用传入的时间到达。

问：这一节与上一节的在驱动里添加了哪些内容？

答：仅仅添加了poll函数，该函数如下：

1. static unsigned int fourth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait)
2. {
3. unsigned int mask = 0;
4. /* 该函数，只是将进程挂在button_waitq队列上，而不是立即休眠 */
5. poll_wait(file, &button_waitq, wait);
6. /* 当没有按键按下时，即不会进入按键中断处理函数，此时ev_press = 0
7. * 当按键按下时，就会进入按键中断处理函数，此时ev_press被设置为1
8. */
9. if(ev_press)
10. {
11. mask |= POLLIN | POLLRDNORM;  /* 表示有数据可读 */
12. }
13. /* 如果有按键按下时，mask |= POLLIN | POLLRDNORM,否则mask = 0 */
14. return mask;
15. }

详细请参考驱动源码：

1. #include <linux/kernel.h>
2. #include <linux/fs.h>
3. #include <linux/init.h>
4. #include <linux/delay.h>
5. #include <linux/irq.h>
6. #include <asm/uaccess.h>
7. #include <asm/irq.h>
8. #include <asm/io.h>
9. #include <linux/module.h>
10. #include <linux/device.h>         //class_create
11. #include <mach/regs-gpio.h>       //S3C2410_GPF1
12. //#include <asm/arch/regs-gpio.h>
13. #include <mach/hardware.h>
14. //#include <asm/hardware.h>
15. #include <linux/interrupt.h>  //wait_event_interruptible
16. #include <linux/poll.h>   //poll
17. /* 定义并初始化等待队列头 */
18. static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);
19. static struct class *fourthdrv_class;
20. static struct device *fourthdrv_device;
21. static struct pin_desc{
22. unsigned int pin;
23. unsigned int key_val;
24. };
25. static struct pin_desc pins_desc[4] = {
26. {S3C2410_GPF1,0x01},
27. {S3C2410_GPF4,0x02},
28. {S3C2410_GPF2,0x03},
29. {S3C2410_GPF0,0x04},
30. };
31. static int ev_press = 0;
32. /* 键值: 按下时, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 */
33. /* 键值: 松开时, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84 */
34. static unsigned char key_val;
35. int major;
36. /* 用户中断处理函数 */
37. static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
38. {
39. struct pin_desc *pindesc = (struct pin_desc *)dev_id;
40. unsigned int pinval;
41. pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);
42. if(pinval)
43. {
44. /* 松开 */
45. key_val = 0x80 | (pindesc->key_val);
46. }
47. else
48. {
49. /* 按下 */
50. key_val = pindesc->key_val;
51. }
52. ev_press = 1;                            /* 表示中断已经发生 */
53. wake_up_interruptible(&button_waitq);   /* 唤醒休眠的进程 */
54. return IRQ_HANDLED;
55. }
56. static int fourth_drv_open(struct inode * inode, struct file * filp)
57. {
58. /*  K1 ---- EINT1,K2 ---- EINT4,K3 ---- EINT2,K4 ---- EINT0
59. *  配置GPF1、GPF4、GPF2、GPF0为相应的外部中断引脚
60. *  IRQT_BOTHEDGE应该改为IRQ_TYPE_EDGE_BOTH
61. */
62. request_irq(IRQ_EINT1, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K1",&pins_desc[0]);
63. request_irq(IRQ_EINT4, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K2",&pins_desc[1]);
64. request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K3",&pins_desc[2]);
65. request_irq(IRQ_EINT0, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K4",&pins_desc[3]);
66. return 0;
67. }
68. static ssize_t fourth_drv_read(struct file *file, char __user *user, size_t size,loff_t *ppos)
69. {
70. if (size != 1)
71. return -EINVAL;
72. /* 当没有按键按下时，休眠。
73. * 即ev_press = 0;
74. * 当有按键按下时，发生中断，在中断处理函数会唤醒
75. * 即ev_press = 1;
76. * 唤醒后，接着继续将数据通过copy_to_user函数传递给应用程序
77. */
78. wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
79. copy_to_user(user, &key_val, 1);
80. /* 将ev_press清零 */
81. ev_press = 0;
82. return 1;
83. }
84. static int fourth_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)
85. {
86. free_irq(IRQ_EINT1,&pins_desc[0]);
87. free_irq(IRQ_EINT4,&pins_desc[1]);
88. free_irq(IRQ_EINT2,&pins_desc[2]);
89. free_irq(IRQ_EINT0,&pins_desc[3]);
90. return 0;
91. }
92. static unsigned int fourth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait)
93. {
94. unsigned int mask = 0;
95. /* 该函数，只是将进程挂在button_waitq队列上，而不是立即休眠 */
96. poll_wait(file, &button_waitq, wait);
97. /* 当没有按键按下时，即不会进入按键中断处理函数，此时ev_press = 0
98. * 当按键按下时，就会进入按键中断处理函数，此时ev_press被设置为1
99. */
100. if(ev_press)
101. {
102. mask |= POLLIN | POLLRDNORM;  /* 表示有数据可读 */
103. }
104. /* 如果有按键按下时，mask |= POLLIN | POLLRDNORM,否则mask = 0 */
105. return mask;
106. }
107. /* File operations struct for character device */
108. static const struct file_operations fourth_drv_fops = {
109. .owner      = THIS_MODULE,
110. .open       = fourth_drv_open,
111. .read       = fourth_drv_read,
112. .release    = fourth_drv_close,
113. .poll       = fourth_drv_poll,
114. };
115. /* 驱动入口函数 */
116. static int fourth_drv_init(void)
117. {
118. /* 主设备号设置为0表示由系统自动分配主设备号 */
119. major = register_chrdev(0, "fourth_drv", &fourth_drv_fops);
120. /* 创建fourthdrv类 */
121. fourthdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "fourthdrv");
122. /* 在fourthdrv类下创建buttons设备，供应用程序打开设备*/
123. fourthdrv_device = device_create(fourthdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons");
124. return 0;
125. }
126. /* 驱动出口函数 */
127. static void fourth_drv_exit(void)
128. {
129. unregister_chrdev(major, "fourth_drv");
130. device_unregister(fourthdrv_device);  //卸载类下的设备
131. class_destroy(fourthdrv_class);     //卸载类
132. }
133. module_init(fourth_drv_init);  //用于修饰入口函数
134. module_exit(fourth_drv_exit);  //用于修饰出口函数
135. MODULE_AUTHOR("LWJ");
136. MODULE_DESCRIPTION("Just for Demon");
137. MODULE_LICENSE("GPL");  //遵循GPL协议

应用测试源码：

1. #include <stdio.h>
2. #include <sys/types.h>
3. #include <sys/stat.h>
4. #include <fcntl.h>
5. #include <unistd.h>
6. #include <poll.h>
7. /* fourth_test
8. */
9. int main(int argc ,char *argv[])
10. {
11. int fd;
12. unsigned char key_val;
13. struct pollfd fds;
14. int ret;
15. fd = open("/dev/buttons",O_RDWR);
16. if (fd < 0)
17. {
18. printf("open error\n");
19. }
20. fds.fd = fd;
21. fds.events = POLLIN;
22. while(1)
23. {
24. /* A value of 0 indicates  that the call timed out and no file descriptors were ready
25. * poll函数返回0时，表示5s时间到了，而这段时间里，没有事件发生"数据可读"
26. */
27. ret = poll(&fds,1,5000);
28. if(ret == 0)
29. {
30. printf("time out\n");
31. }
32. else    /* 如果没有超时，则读出按键值 */
33. {
34. read(fd,&key_val,1);
35. printf("key_val = 0x%x\n",key_val);
36. }
37. }
38. return 0;
39. }

测试步骤：

1. [WJ2440]# ls
2. Qt             etc            lib            sbin           third_test
3. TQLedtest      first_drv.ko   linuxrc        sddisk         tmp
4. app_test       first_test     mnt            second_drv.ko  udisk
5. bin            fourth_drv.ko  opt            second_test    usr
6. dev            fourth_test    proc           sys            var
7. driver_test    home           root           third_drv.ko   web
8. [WJ2440]# insmod fourth_drv.ko
9. [WJ2440]# lsmod
10. fourth_drv 3164 0 - Live 0xbf003000
11. [WJ2440]# ls /dev/buttons -l
12. crw-rw----    1 root     root      252,   0 Jan  2 03:00 /dev/buttons
13. [WJ2440]# ./fourth_test
14. time out
15. time out
16. key_val = 0x1
17. key_val = 0x81
18. key_val = 0x4
19. key_val = 0x84
20. key_val = 0x3
21. key_val = 0x83
22. key_val = 0x2
23. key_val = 0x82
24. ^C
25. [WJ2440]# ./fourth_test &
26. [WJ2440]# time out
27. time out
28. time out
29. [WJ2440]#top
30. Mem: 10076K used, 50088K free, 0K shrd, 0K buff, 7224K cached
31. CPU:  0.1% usr  0.7% sys  0.0% nic 99.0% idle  0.0% io  0.0% irq  0.0% sirq
32. Load average: 0.00 0.00 0.00 1/23 637
33. PID  PPID USER     STAT   VSZ %MEM CPU %CPU COMMAND
34. 637   589 root     R     2092  3.4   0  0.7 top
35. 589     1 root     S     2092  3.4   0  0.0 -/bin/sh
36. 1     0 root     S     2088  3.4   0  0.0 init
37. 590     1 root     S     2088  3.4   0  0.0 /usr/sbin/telnetd -l /bin/login
38. 587     1 root     S     1508  2.5   0  0.0 EmbedSky_wdg
39. 636   589 root     S     1432  2.3   0  0.0 ./fourth_test
40. 573     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [rpciod/0]
41. 5     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [khelper]
42. 329     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [nfsiod]
43. 2     0 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kthreadd]
44. 3     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [ksoftirqd/0]
45. 4     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [events/0]
46. 11     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [async/mgr]
47. 237     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kblockd/0]
48. 247     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [khubd]
49. 254     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kmmcd]
50. 278     2 root     SW       0  0.0   0  0.0 [pdflush]
51. 279     2 root     SW       0  0.0   0  0.0 [pdflush]
52. 280     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kswapd0]
53. 325     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [aio/0]

由测试结果可以看出，当按键没有被按下时，5秒之后，会显示出time out，表示时间已到，在这5秒时间里，没有按键被按下，即没有数据可读，当按键按下时，立即打印出按下的按键；同时，fourth_test进程，也几乎不占用CPU的利用率。