蛻變成蝶~Linux設備驅動之按鍵設備驅動

　　在上述的驅動系列博客中，咱們已經瞭解了關於阻塞和非阻塞、異步通知、輪詢、內存和I/O口訪問、併發控制等知識，按鍵設備驅動相對來講是比較簡單的，本章內容能夠加深咱們對字符設備驅動架構、阻塞與非阻塞、中判定時器等相關知識的理解。在嵌入式的系統中，按鍵的硬件原理簡單，就是經過一個上拉電阻將處理器的外部中斷引腳拉高，電阻的另外一端接按鈕並接地就能夠實現。

1.按鍵的確認流程以下

2 按鍵驅動中的有關數據結構

2.1 按鍵設備結構體以及定時器

#define MAX KEY BUF 16 // 鍵緩衝區大小                                   
typedef unsigned char KEY RET; 

//設備結構體： 
typedef struct 
{                               
    unsigned int keyStatus[KEY NUM]; //4個 鍵的 鍵狀態 
    KEY RET buf[MAX KEY BUF]; // 鍵緩衝區 
    unsigned int head, tail; // 鍵緩衝區頭和尾 
    wait queue head t wq; //等待隊列 
    struct cdev cdev;      //cdev 結構體   
} KEY DEV; 

static struct timer list key timer[KEY NUM];//4個 鍵去抖定時器 

2.2 按鍵硬件資源、鍵值信息結構體

 static struct key info 
      { 
               
        int irq no;      //中斷號 
                          
        unsigned int gpio port; //GPIO端口 
                 
        int key no;     //鍵值 
          
      } key info tab [4] = 
      { 
         /* 鍵所使用的CPU 資源*/ 
        {  IRQ EINT10, GPIO G2, 1 
        } 
       , 
        { 
        
         IRQ EINT13, GPIO G5, 2 
        } 
       , 
        { 
            
         IRQ EINT14, GPIO G6, 3 
        } 
       , 
        { 
                    
         IRQ EINT15, GPIO G7, 4 
        } 
       , 
     }; 

2.3 按鍵設備驅動文件操做結構體

static struct file operations s3c2410 key fops = 
     { 
                 
       owner: THIS MODULE, 
                    
       open: s3c2410 key open,  //啓動設備 
                     
       release: s3c2410 key release,  //關閉設備 
                    
       read: s3c2410 key read,  //讀取 鍵的鍵值 
     }; 

3 按鍵設備的模塊加載和卸載函數

3.1 加載函數

static int    init s3c2410 key init (void) 
      { 
        ...//申請設備號，添加cdev 
     
                 
        request irqs(); //註冊中斷函數 
        keydev .head = keydev .tail = 0; //初始化結構體 
                            
        for (i = 0; i < KEY NUM; i++) 
                                           
          keydev.keyStatus[i] = KEYSTATUS UP; 
          
        init waitqueue head (&(keydev .wq)); //等待隊列 
      
       //初始化定時器，實現軟件的去抖動 
                          
       for (i = 0; i < KEY NUM; i++) 
            
         setup timer (&key timer[i], key timer handler, i); 
       //把 鍵的序號做爲傳入定時器處理函數的參數 
     }

3.2 卸載函數

static void     exit s3c2410 key exit (void) 
     { 
            
       free irqs(); //註銷中斷 
       ...//釋放設備號，刪除cdev 
     } 

3.3 中斷申請函數

/*申請系統中斷，中斷方式爲降低沿觸發*/ 
                           
      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); 
                      //設置低電平觸發 
                      
              if   (request irq (k->irq no,  &buttons irq,  SA INTERRUPT, 
    
DEVICE NAME, 
           i))  //申請中斷，將 鍵序號做爲參數傳入中斷服務程序 
         { 
           return  - 1; 
         } 
       } 
       return 0; 
     }

3.4 中斷釋放函數

/*釋放中斷*/ 
                        
      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); //釋放中斷 
       } 
     } 

4 按鍵設備驅動中斷和定時器處理程序

　　在按鍵按下以後，將發生中斷，在中斷處理程序中，應該先關閉中斷進去查詢模式，延時以消抖以下中斷處理過程只有頂半部，沒有底半部。

4.1 中斷處理程序

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); //關中斷，轉入查詢 式 
      
                                        
       keydev.keyStatus[key] = KEYSTATUS DOWNX;//狀態爲按下 
           _                     
       key timer [key].expires == jiffies + KEY TIMER DELAY1;//延遲 
  
       add timer (&key timer[key]); //啓動定時器 
     } 

4.2 定時器處理流程

　　按鍵按下時，該按鍵將記錄字啊緩衝區，同時定時器啓動延時，每次記錄新的鍵值時，等待隊列被喚醒，其代碼以下。

//按鍵設備驅動的定時器處理函數
static void key timer handler (unsigned long data) 
      { 
        int key = data; 
        
        if (ISKEY DOWN (key)) 
        { 
                   
          if (keydev.keyStatus[key] == KEYSTATUS DOWNX) 
          //從中斷進入 
          { 
                         
            keydev .keyStatus[key] = KEYSTATUS DOWN; 
             
           key timer[key].expires == jiffies + KEY TIMER DELAY; //延遲 
           keyEvent ();  //記錄鍵值，喚醒等待隊列 
            
           add timer(&key timer [key]); 
         } 
         else 
         { 
             
           key timer[key].expires == jiffies + KEY TIMER DELAY; //延遲 
             
           add timer(&key timer [key]); 
         } 
       } 
       else       //鍵已擡起 
       { 
                                             
         keydev.keyStatus[key] = KEYSTATUS UP; 
            
         enable irq (key info tab [key].irq no); 
       } 

5 打開和釋放函數

　　這裏主要是設置keydev.head和keydev.tail還有按鍵事件函數指針keyEvent的值，按鍵設備驅動的打開、釋放函數以下：

static int s3c2410 key open (struct inode *inode, struct file *filp) 
      { 
        keydev .head = keydev .tail = 0; //清空 鍵動做緩衝區 
                                                           
        keyEvent = keyEvent raw; //函數指針指向 鍵處理函數keyEvent raw 
        return 0; 
      } 
     
                         
       static int s3c2410 key release (struct inode *inode, struct file *filp) 
      { 
                          
       keyEvent = keyEvent dummy; //函數指針指向空函數 
       return 0；
　　　}

6 讀函數

　　讀函數主要是提供對按鍵設備結構體緩衝區的讀並複製到用戶空間，當keydev.head != keydev.tail時，說明緩衝區有數據，使用copy_to_user()函數拷貝到用戶空間，反之根據用戶空間是阻塞仍是非阻塞讀分爲如下兩種狀況：

• 非阻塞讀：沒有按鍵緩存，直接返回- EAGAIN；
• 阻塞讀：在keydev.wq等待隊列上睡眠，直到有按鍵記錄 到緩衝區後被喚醒。

//按鍵設備驅動的讀函數 

      static ssize t s3c2410 key read (struct file *filp,char *buf,ssize t 
count, 
            
        loff t*ppos) 
      { 
        retry: if (keydev.head != keydev .tail) 
        //當前循環隊列中有數據 
        { 
              
          key ret = keyRead (); //讀取按鍵 
               
          copy to user(..); //把數據從內核空間傳送到用戶空間 
        } 
       else 
       { 
                   
         if (filp->f flags &O NONBLOCK) 
         //若用戶採用非阻塞方式讀取 
         { 
           return  - EAGAIN; 
         } 
                      
         interruptible sleep on (&(keydev .wq)); 
           //用戶採用阻塞方式讀取，調用該函數使進程睡眠 
         goto retry; 
       } 
       return 0; 
     } 

　　

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