linux字符驱动之poll机制按键驱动

xiaoxiao2021-02-28  130

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/u013491946/article/details/72886273 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:

[cpp]  view plain  copy  print ? static unsigned int fourth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait)   {       unsigned int mask = 0;          /* 该函数,只是将进程挂在button_waitq队列上,而不是立即休眠 */       poll_wait(file, &button_waitq, wait);          /* 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        * 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       */       if(ev_press)       {           mask |= POLLIN | POLLRDNORM;  /* 表示有数据可读 */       }          /* 如果有按键按下时,mask |= POLLIN | POLLRDNORM,否则mask = 0 */       return mask;     }   详细请参考驱动源码:

[cpp]  view plain  copy  print ? #include <linux/kernel.h>   #include <linux/fs.h>   #include <linux/init.h>   #include <linux/delay.h>   #include <linux/irq.h>   #include <asm/uaccess.h>   #include <asm/irq.h>   #include <asm/io.h>   #include <linux/module.h>   #include <linux/device.h>         //class_create   #include <mach/regs-gpio.h>       //S3C2410_GPF1   //#include <asm/arch/regs-gpio.h>     #include <mach/hardware.h>   //#include <asm/hardware.h>   #include <linux/interrupt.h>  //wait_event_interruptible   #include <linux/poll.h>   //poll         /* 定义并初始化等待队列头 */   static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);         static struct class *fourthdrv_class;   static struct device *fourthdrv_device;      static struct pin_desc{       unsigned int pin;       unsigned int key_val;   };      static struct pin_desc pins_desc[4] = {           {S3C2410_GPF1,0x01},           {S3C2410_GPF4,0x02},           {S3C2410_GPF2,0x03},           {S3C2410_GPF0,0x04},   };       static int ev_press = 0;      /* 键值: 按下时, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 */   /* 键值: 松开时, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84 */   static unsigned char key_val;   int major;      /* 用户中断处理函数 */   static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)   {       struct pin_desc *pindesc = (struct pin_desc *)dev_id;       unsigned int pinval;       pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);          if(pinval)       {           /* 松开 */           key_val = 0x80 | (pindesc->key_val);       }       else       {           /* 按下 */           key_val = pindesc->key_val;       }          ev_press = 1;                            /* 表示中断已经发生 */        wake_up_interruptible(&button_waitq);   /* 唤醒休眠的进程 */       return IRQ_HANDLED;   }   static int fourth_drv_open(struct inode * inode, struct file * filp)   {       /*  K1 ---- EINT1,K2 ---- EINT4,K3 ---- EINT2,K4 ---- EINT0       *  配置GPF1、GPF4、GPF2、GPF0为相应的外部中断引脚       *  IRQT_BOTHEDGE应该改为IRQ_TYPE_EDGE_BOTH       */       request_irq(IRQ_EINT1, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K1",&pins_desc[0]);       request_irq(IRQ_EINT4, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K2",&pins_desc[1]);       request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K3",&pins_desc[2]);       request_irq(IRQ_EINT0, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K4",&pins_desc[3]);       return 0;   }      static ssize_t fourth_drv_read(struct file *file, char __user *user, size_t size,loff_t *ppos)   {       if (size != 1)               return -EINVAL;              /* 当没有按键按下时,休眠。       * 即ev_press = 0;       * 当有按键按下时,发生中断,在中断处理函数会唤醒       * 即ev_press = 1;        * 唤醒后,接着继续将数据通过copy_to_user函数传递给应用程序       */       wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);       copy_to_user(user, &key_val, 1);              /* 将ev_press清零 */       ev_press = 0;       return 1;      }      static int fourth_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)   {       free_irq(IRQ_EINT1,&pins_desc[0]);       free_irq(IRQ_EINT4,&pins_desc[1]);       free_irq(IRQ_EINT2,&pins_desc[2]);       free_irq(IRQ_EINT0,&pins_desc[3]);       return 0;   }      static unsigned int fourth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait)   {       unsigned int mask = 0;          /* 该函数,只是将进程挂在button_waitq队列上,而不是立即休眠 */       poll_wait(file, &button_waitq, wait);          /* 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        * 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       */       if(ev_press)       {           mask |= POLLIN | POLLRDNORM;  /* 表示有数据可读 */       }          /* 如果有按键按下时,mask |= POLLIN | POLLRDNORM,否则mask = 0 */       return mask;     }         /* File operations struct for character device */   static const struct file_operations fourth_drv_fops = {       .owner      = THIS_MODULE,       .open       = fourth_drv_open,       .read       = fourth_drv_read,       .release    = fourth_drv_close,       .poll       = fourth_drv_poll,   };         /* 驱动入口函数 */   static int fourth_drv_init(void)   {       /* 主设备号设置为0表示由系统自动分配主设备号 */       major = register_chrdev(0, "fourth_drv", &fourth_drv_fops);          /* 创建fourthdrv类 */       fourthdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "fourthdrv");          /* 在fourthdrv类下创建buttons设备,供应用程序打开设备*/       fourthdrv_device = device_create(fourthdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons");          return 0;   }      /* 驱动出口函数 */   static void fourth_drv_exit(void)   {       unregister_chrdev(major, "fourth_drv");       device_unregister(fourthdrv_device);  //卸载类下的设备       class_destroy(fourthdrv_class);     //卸载类   }      module_init(fourth_drv_init);  //用于修饰入口函数   module_exit(fourth_drv_exit);  //用于修饰出口函数         MODULE_AUTHOR("LWJ");   MODULE_DESCRIPTION("Just for Demon");   MODULE_LICENSE("GPL");  //遵循GPL协议   应用测试源码:

[cpp]  view plain  copy  print ? #include <stdio.h>   #include <sys/types.h>   #include <sys/stat.h>   #include <fcntl.h>   #include <unistd.h>   #include <poll.h>      /* fourth_test   */    int main(int argc ,char *argv[])      {       int fd;       unsigned char key_val;       struct pollfd fds;       int ret;          fd = open("/dev/buttons",O_RDWR);       if (fd < 0)       {           printf("open error\n");       }       fds.fd = fd;       fds.events = POLLIN;       while(1)       {           /* A value of 0 indicates  that the call timed out and no file descriptors were ready           * 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"           */           ret = poll(&fds,1,5000);           if(ret == 0)           {               printf("time out\n");           }           else    /* 如果没有超时,则读出按键值 */           {               read(fd,&key_val,1);               printf("key_val = 0x%x\n",key_val);           }          }       return 0;   }   测试步骤:

[cpp]  view plain  copy  print ? [WJ2440]# ls   Qt             etc            lib            sbin           third_test   TQLedtest      first_drv.ko   linuxrc        sddisk         tmp   app_test       first_test     mnt            second_drv.ko  udisk   bin            fourth_drv.ko  opt            second_test    usr   dev            fourth_test    proc           sys            var   driver_test    home           root           third_drv.ko   web   [WJ2440]# insmod fourth_drv.ko    [WJ2440]# lsmod   fourth_drv 3164 0 - Live 0xbf003000   [WJ2440]# ls /dev/buttons -l   crw-rw----    1 root     root      252,   0 Jan  2 03:00 /dev/buttons   [WJ2440]# ./fourth_test    time out   time out   key_val = 0x1   key_val = 0x81   key_val = 0x4   key_val = 0x84   key_val = 0x3   key_val = 0x83   key_val = 0x2   key_val = 0x82   ^C   [WJ2440]# ./fourth_test &   [WJ2440]# time out   time out   time out   [WJ2440]#top      Mem: 10076K used, 50088K free, 0K shrd, 0K buff, 7224K cached   CPU:  0.1% usr  0.7% sys  0.0% nic 99.0% idle  0.0% io  0.0% irq  0.0% sirq   Load average: 0.00 0.00 0.00 1/23 637     PID  PPID USER     STAT   VSZ %MEM CPU %CPU COMMAND     637   589 root     R     2092  3.4   0  0.7 top     589     1 root     S     2092  3.4   0  0.0 -/bin/sh       1     0 root     S     2088  3.4   0  0.0 init     590     1 root     S     2088  3.4   0  0.0 /usr/sbin/telnetd -l /bin/login     587     1 root     S     1508  2.5   0  0.0 EmbedSky_wdg     636   589 root     S     1432  2.3   0  0.0 ./fourth_test     573     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [rpciod/0]       5     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [khelper]     329     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [nfsiod]       2     0 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kthreadd]       3     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [ksoftirqd/0]       4     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [events/0]      11     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [async/mgr]     237     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kblockd/0]     247     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [khubd]     254     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kmmcd]     278     2 root     SW       0  0.0   0  0.0 [pdflush]     279     2 root     SW       0  0.0   0  0.0 [pdflush]     280     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kswapd0]     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。
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