[OK210開發(fā)板體驗(yàn)]功能篇（2）Linux字符驅(qū)動(dòng)之Key按鍵驅(qū)動(dòng)
【OK210開發(fā)板體驗(yàn)】的第一篇：開箱驗(yàn)板
【OK210開發(fā)板體驗(yàn)】的第二篇：板載資源
【OK210開發(fā)板體驗(yàn)】的第三篇：開發(fā)環(huán)境（軟件安裝，開發(fā)環(huán)境，燒寫系統(tǒng)）
【OK210開發(fā)板體驗(yàn)】的第四篇：編程入門（NFS登錄，驅(qū)動(dòng)入門）
前一篇介紹了功能篇的字符驅(qū)動(dòng)之LED燈，今天是功能篇的第二篇：字符驅(qū)動(dòng)之Key按鍵的控制，本節(jié)主要分3部分：硬件分析，軟件基礎(chǔ)，驅(qū)動(dòng)編程。
一、硬件分析
在【OK210開發(fā)板體驗(yàn)】的第二篇：板載資源中，簡(jiǎn)單分析了Key按鍵的功能和作用。其實(shí)對(duì)Key的操作，和對(duì)LED的操作是一相對(duì)的，都是對(duì)GPIO的最基本操作，也是入門操作。Key是對(duì)GPIO的輸入進(jìn)行操作，LED是對(duì)GPIO的輸出進(jìn)行操作。
首先從OK210的底板原理圖中可知，OK210的5個(gè)按鍵，通過核心板接到了S5PV210的XEINT3-7引腳上，
接著從用戶手冊(cè)的第103頁(yè)中得知，這些引腳沒有復(fù)用功能，默認(rèn)為GPI，即通用端口輸入，其實(shí)在用戶手冊(cè)的92而，有這么一句話：，想必大家都知道其什么意思了。
GPH0,1,2,3: 32 in/out port - Key pad, External Wake-up (up-to 32-bit). (GPH* groupsare in Alive region)
二、軟件基礎(chǔ)
1 字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)
字符驅(qū)動(dòng)模塊，可以簡(jiǎn)單的總結(jié)為如下圖所示：包括對(duì)設(shè)備文件的創(chuàng)建，字符驅(qū)動(dòng)的注冊(cè)以及文件操作的編寫等。
其實(shí)個(gè)人理解，對(duì)字符驅(qū)動(dòng)的編寫，就是對(duì)struct file_operations 結(jié)構(gòu)體的填充，該結(jié)構(gòu)體定義在linux/fs.h頭文件中，在2.6.35.7內(nèi)核中，定義為如下形式：
1. struct file_operations {
2. struct module *owner;
3. loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
4. ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
5. ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
6. ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
7. ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
8. int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
9. unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
10. int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
11. long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
12. long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
13. int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
14. int (*open) (struct inode *, struct file *);
15. int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
16. int (*release) (struct inode *, struct file *);
17. int (*fsync) (struct file *, int datasync);
18. int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
19. int (*fasync) (int, struct file *, int);
20. int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
21. ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
22. unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
23. int (*check_flags)(int);
24. int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
25. ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);
26. ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);
27. int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);
28. };
復(fù)制代碼
本節(jié)將會(huì)用到open，read，poll，fasync，release這5個(gè)函數(shù)，下面將會(huì)一一介紹。
2驅(qū)動(dòng)中斷
驅(qū)動(dòng)程序中進(jìn)行中斷處理涉及到的最基本的內(nèi)核API，主要用于申請(qǐng)和釋放中斷，在linux/sched.h里聲明，其原型為：
int request_irq(unsigned int irq,
void (*handler)(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs
),
unsigned long irqflags,
const char * devname,
void *dev_id);
irq是要申請(qǐng)的硬件中斷號(hào)；handler是向系統(tǒng)登記的中斷處理函數(shù)。這是一個(gè)回調(diào)函數(shù)，中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用這個(gè)函數(shù)，傳入的參數(shù)包括硬件中斷號(hào)，device id，寄存器值。dev_id就是下面的request_irq時(shí)傳遞給系統(tǒng)的參數(shù)dev_id。irqflags是中斷處理的一些屬性。比較重要的有SA_INTERRUPT，標(biāo)明中斷處理程序是快速處理程序(設(shè)置SA_INTERRUPT)還是慢速處理程序(不設(shè)置SA_INTERRUPT)。快速處理程序被調(diào)用時(shí)屏蔽所有中斷，慢速處理程序不屏蔽。還有一個(gè)SA_SHIRQ屬性，設(shè)置了以后運(yùn)行多個(gè)設(shè)備共享中斷。dev_id在中斷共享時(shí)會(huì)用到。一般設(shè)置為這個(gè)設(shè)備的 device結(jié)構(gòu)本身或者NULL。中斷處理程序可以用dev_id找到相應(yīng)的控制這個(gè)中斷的設(shè)備，或者用irq2dev_map找到中斷對(duì)應(yīng)的設(shè)備。
void free_irq(unsigned int irq,void *dev_id);
三、驅(qū)動(dòng)編程
(一）、本驅(qū)動(dòng)程序分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)按鍵的簡(jiǎn)單讀（read)操作，支持輪詢機(jī)制（poll）和支持異步機(jī)制（fasync）。
1簡(jiǎn)單讀（read)操作
簡(jiǎn)單的讀操作的工作原理是：當(dāng)應(yīng)用程序讀取鍵值時(shí)，會(huì)調(diào)用按鍵驅(qū)動(dòng)程序的read函數(shù)，而實(shí)現(xiàn)的read函數(shù)檢測(cè)完讀取長(zhǎng)度后沒有直接讀取鍵值而是等待按鍵消息，如果沒有按鍵，程序會(huì)進(jìn)入休眠狀態(tài)，這樣可以節(jié)省大量的CPU，而當(dāng)按下按鍵時(shí)硬件會(huì)產(chǎn)生中斷，程序自動(dòng)進(jìn)入中斷處理函數(shù)，在中斷處理函數(shù)中，驅(qū)動(dòng)程序讀取鍵值存入全局變量并激活read函數(shù)中等待的消息，應(yīng)用程序被迅速喚醒并通過read函數(shù)讀取鍵值，如此，完成了獲取鍵值的工作。測(cè)試程序見TestButtons1()。
2支持輪詢機(jī)制（poll）
上面的實(shí)現(xiàn)的按鍵驅(qū)動(dòng)程序有個(gè)弊端，如果不按鍵，應(yīng)用程序?qū)?huì)永遠(yuǎn)阻塞在這里，幸運(yùn)的是，linux內(nèi)核提供了poll機(jī)制，可以設(shè)置超時(shí)等待時(shí)間，如果在這個(gè)時(shí)間內(nèi)讀取到鍵值則正常返回，反之則超時(shí)退出。測(cè)試程序見TestButtons2()。
3支持異步機(jī)制（fasync）
很多情況下，程序在等待按鍵期間需要處理其它任務(wù)而不是在這里空等，這時(shí)，就需要采用異步模式了。所謂異步模式，實(shí)際上是采用消息機(jī)制，即當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序檢測(cè)到按鍵后發(fā)送消息給應(yīng)用程序，應(yīng)用程序接收到消息后再去讀取鍵值。與前面的兩種模式相比，最大的不同在于異步方式是驅(qū)動(dòng)告訴應(yīng)用程序來讀而不是應(yīng)用程序主動(dòng)去讀。測(cè)試程序見TestButtons3()。
下面是按鍵采用異步機(jī)制的測(cè)試結(jié)果：
（二）程序代碼
1驅(qū)動(dòng)程序：
1.
2. #include <linux/types.h>
3. #include <linux/module.h>
4. #include <linux/cdev.h>
5. #include <linux/fs.h>
6. #include <linux/device.h>
7. #include <linux/gpio.h>
8. #include <linux/irq.h>
9. #include <linux/interrupt.h>
10. #include <linux/sched.h>
11. #include <linux/wait.h>
12. #include <linux/uaccess.h>
13. #include <linux/poll.h>
14.
15.
16. static dev_t devno;
17. static struct cdev cdev;
18. static struct class* my_buttons_class;
19. static struct device* my_buttons_device;
20.
21. static wait_queue_head_t my_button_waitq;
22. static struct fasync_struct *my_button_fasync;
23. static volatile int pressed = 0;
24. static unsigned char key_val;
25.
26. struct key_desc{
27. unsigned int pin;
28. unsigned char value;
29. char* name;
30. };
31.
32. static struct key_desc my_key_descs[] = {
33. [0] = {
34. .pin = S5PV210_GPH0(3),
35. .value = 0x01,
36. .name ="Key1",
37. },
38.
39. [1] = {
40. .pin = S5PV210_GPH0(4),
41. .value = 0x02,
42. .name ="Key2",
43. },
44.
45. [2] = {
46. .pin = S5PV210_GPH0(5),
47. .value = 0x03,
48. .name ="Key3",
49. },
50.
51. [3] = {
52. .pin = S5PV210_GPH0(6),
53. .value = 0x04,
54. .name ="Key4",
55. },
56.
57. [4] = {
58. .pin = S5PV210_GPH0(7),
59. .value = 0x05,
60. .name ="Key5",
61. },
62.
63. };
64.
65. #define BUTTONS_NUM ARRAY_SIZE(my_key_descs)
66.
67. static irqreturn_t my_buttons_irq(int irq, void *dev_id){
68. volatile struct key_desc *key = (volatile struct key_desc *)dev_id;
69.
70. if(gpio_get_value(key->pin)){
71. key_val = key->value|0x80;
72. }
73. else{
74. key_val = key->value;
75. }
76.
77. pressed = 1;
78. wake_up_interruptible(&my_button_waitq);
79.
80. kill_fasync(&my_button_fasync, SIGIO, POLL_IN); //用kill_fasync函數(shù)告訴應(yīng)用程序，有數(shù)據(jù)可讀了
81. return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
82. }
83.
84. static int my_buttons_open(struct inode *inode, struct file *file){
85. int ret;
86.
87. ret = request_irq( IRQ_EINT3, my_buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "key1", &my_key_descs[0]);
88. if(ret)
89. return ret;
90. ret = request_irq( IRQ_EINT4, my_buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "key2", &my_key_descs[1]);
91. if(ret)
92. return ret;
93. ret = request_irq( IRQ_EINT5, my_buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "key3", &my_key_descs[2]);
94. if(ret)
95. return ret;
96. ret = request_irq( IRQ_EINT6, my_buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "key4", &my_key_descs[3]);
97. if(ret)
98. return ret;
99. ret = request_irq( IRQ_EINT7, my_buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "key5", &my_key_descs[4]);
100. if(ret)
101. return ret;
102.
103. return 0;
相關(guān)產(chǎn)品 >
-
OKMX6UL-C開發(fā)板
飛凌嵌入式專注imx6系列imx6ul開發(fā)板、飛思卡爾imx6ul核心板等ARM嵌入式核心控制系統(tǒng)研發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn),i.mx6UL系列產(chǎn)品現(xiàn)已暢銷全國(guó)，作為恩智浦imx6ul,imx6ul開發(fā)板,i.mx6提供者，飛凌嵌入式提供基于iMX6 iMX6UL解決方案定制。
了解詳情
-
OKMX6ULL-C開發(fā)板
40*29mm,雙網(wǎng)雙CAN，8路串口| i.MX6ULL開發(fā)板是基于NXP i.MX6ULL設(shè)計(jì)開發(fā)的的一款Linux開發(fā)板 ，主頻800MHz，體積小，其核心板僅40*29mm，采用板對(duì)板連接器，適應(yīng)場(chǎng)景豐富。 了解詳情
換一批
