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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时间: 2024-10-22 03:07:32