linux驱动开发之多路复用poll+按键点灯+中断+标准输入输出

Love The Way You Lie 2022-06-01 10:25 234阅读 0赞

程序文件包：buttons\_drv\_v5  
/***\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\****  
\*\*实现的功能：  
\*\*1.按下左键—–点灯，延时1s，松开左键—-灭灯  
\*\*2.按下右键—打开蜂鸣器，延时1s，松开右键—-关闭蜂鸣器  
\*\*3.标准输入一个字符串，显示在屏幕上  
\*\*4.按下上键，下键，执行相应操作（待定）  
***\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\****/  
开发板型号：s5pv210  
编译工具：source insight 4.0 ，ubuntu ，putty  
设计思路：  
一，首先看开发板原理图FS210\_DEV\_V5  
![这里写图片描述][SouthEast]  
这里查找到KEY1,KEY2,KEY3,KEY4相对应的GPIO脚  
继续查看芯片原理图FS210\_CORE  
![这里写图片描述][SouthEast 1]  
看原理图可知  
KEY1—XEINT0—GPH0\_0—s5pv210\_GPH0(0)  
KEY2—XEINT1—GPH0\_1—s5pv210\_GPH0(1)  
KEY3—XEINT2—GPH0\_2—s5pv210\_GPH0(2)  
KEY4—XEINT3—GPH0\_3—s5pv210\_GPH0(3)  
接下来写驱动中实现接口的程序（共有3个）  
第一个：buttons\_drv\_v5.c

//头文件
    #include <linux/init.h>
    #include <linux/module.h>
    #include <linux/fs.h>
    #include <linux/device.h>
    #include <linux/slab.h>
    #include <linux/gpio.h>
    #include <linux/cdev.h>
    #include <linux/interrupt.h>
    #include <linux/wait.h>
    #include <linux/input.h>
    #include <linux/sched.h>
    #include <linux/poll.h>
    #include <asm/io.h>
    #include <asm/uaccess.h>
    #include <asm-generic/ioctl.h>
    
    //定义一个按键的数据包
    struct button_event{
        int code;   //按键的名字----键值
        int value;  //按键的状态：1---按下，0---松开
    };
    
    //定义一个设备驱动的类型
    struct s5pv210_button{
        dev_t devno;                //设备号
        struct class *cls;          //struct class类型的指针 
        struct device *device;      //自动创建设备节点device_create返回值：成功-- struct device类型的地址，失败--NULL
        struct cdev *cdev;          //申请设备号时用来描述一个字符设备的结构体
        unsigned int irqno;         //中断号
        wait_queue_head_t wq_head;  //等待队列头
        struct button_event event;  //定义一个按键的数据包
        int have_data;              //0表示没有数据，1表示有数据
    };
    
    struct s5pv210_button *button_dev;
    
    //定义一个描述按键信息的结构体
    struct buttons{
        char *name;         //按键名称
        unsigned int irqno; //中断号
        int gpio;           //按键对应的gpio口
        int code;           //键值
        unsigned long flags;//中断触发方式
    };
    
    //定义一个存储多个按键信息的集合
    struct buttons buttons_set[] = {
        [0] = {
                .name = "上键",
                .irqno = IRQ_EINT(0),
                .gpio = S5PV210_GPH0(0),
                .code = KEY_UP,
                .flags = IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,//下降沿或者上升沿触发
            },
        [1] = {
                .name = "下键",
                .irqno = IRQ_EINT(1),
                .gpio = S5PV210_GPH0(1),
                .code = KEY_DOWN,
                .flags = IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,//下降沿或者上升沿触发
            },
        [2] = {
            .name = "左键",
            .irqno = IRQ_EINT(2),
            .gpio = S5PV210_GPH0(2),
            .code = KEY_LEFT,
            .flags = IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,//下降沿或者上升沿触发
        },
        [3] = {
            .name = "右键",
            .irqno = IRQ_EINT(3),
            .gpio = S5PV210_GPH0(3),
            .code = KEY_RIGHT,
            .flags = IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,//下降沿或者上升沿触发
        },
    };
    
    //中断处理函数
    irqreturn_t button_irq_svc(int irqno, void * dev)
    {
        int value;
        struct buttons *p;
        printk("--------------%s--------------\n",__FUNCTION__);
        p = (struct buttons*)dev;
    
        //区分按下还是松开触发的中断
        value = gpio_get_value(p->gpio);
        if(value){
            //松开
            printk("kernel:%s--松开\n",p->name);
            button_dev->event.code = p->code;
            button_dev->event.value = 0;
        }else{
            //按下
            printk("kernel:%s--按下\n",p->name);
            button_dev->event.code = p->code;
            button_dev->event.value = 1;
        }
    
        //此时有数据可读
        button_dev->have_data = 1;
    
        //从等待队列中唤醒阻塞的进程
        wake_up_interruptible(&button_dev->wq_head);
    
        return  IRQ_HANDLED;//默认
    }
    
    int button_open(struct inode *inode, struct file *filp)
    {
        printk("--------------%s--------------\n",__FUNCTION__);
        button_dev->have_data = 0;
        return 0;
    }
    
    ssize_t button_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t * flags)
    {
    
        printk("--------------%s--------------\n",__FUNCTION__);
    
        return size;
    }
    
    ssize_t button_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size , loff_t *flags)
    {
        int ret;
        printk("--------------%s--------------\n",__FUNCTION__);
        //在没有数据的前提下，如果调用open时，设置了O_NONBLOCK ,此时让read()直接返回.这就算非阻塞IO
        if((filp->f_flags & O_NONBLOCK) && !button_dev->have_data);
            return -EAGAIN;
        //判断是否有资源可读
        wait_event_interruptible(button_dev->wq_head, button_dev->have_data);
    
        //将数据传递给应用空间
        ret = copy_to_user(buf, &button_dev->event, size);
        if(ret < 0)
            {
                printk("copy_to_user error!\n");
                return -EFAULT;
            }
        //清空event，同时将have_data置0
        memset(&button_dev->event,0,sizeof(button_dev->event));
        button_dev->have_data = 0;
        return size;
    }
    
    long button_ioctl(struct file *flip, unsigned int cmd, unsigned long args)
    {
        printk("--------------%s--------------\n",__FUNCTION__);
        return 0;
    }
    
    //多路复用
    unsigned int button_poll(struct file *filp , struct poll_table_struct *pts)
    {
        unsigned int mask = 0;
        printk("--------------%s--------------\n",__FUNCTION__);
        // 1，将等待队列头注册到系统中---VFS
        poll_wait(filp, &button_dev->wq_head, pts);
        // 2，如果有数据可读返回POLLIIN,如果没有数据返回:0
        if(button_dev->have_data)
            mask |= POLLIN;
        return mask;
    }
    
    int button_close(struct inode *inode, struct file *flip)
    {
        printk("--------------%s--------------\n",__FUNCTION__);
    
        return 0;
    }
    
    
    /* **用户进行利用在对设备文件进行诸如read/write操作的时候，系统调用通过设备文件的主设备号找到相对应的设备程序， **然后读取这个数据结构相对应的函数指针，接着把控制权交给该函数，这就是linux的设备驱动程序工作的基本原理。 */
    static struct file_operations fops = {
        .open = button_open,
        .release = button_close,
        .write = button_write,
        .read = button_read,
        .unlocked_ioctl = button_ioctl,
        .poll = button_poll,    
    };
    
    //模块加载函数
    static int __init button_drv_init(void)
    {
        int ret,i;
        printk("--------------%s--------------\n",__FUNCTION__);
    
        // 0.实例化对象
        button_dev = kzalloc(sizeof(struct s5pv210_button), GFP_KERNEL);
        if(IS_ERR(button_dev)){
            printk("kzalloc error!\n");
            ret = PTR_ERR(button_dev);
            return -ENOMEM;
        }
        // 1.申请设备号
    #if 0
            //静态方法 
            button_dev->major = 256;
            ret = register_chrdev_region(MKDEV(button_dev->major, 0), 1, "button_drv");
            if(ret < 0){
                printk("register_chrdev_region error!\n");
                goto err_kfree;
            }
    #else
        //1.动态申请设备号
        ret = alloc_chrdev_region(&button_dev->devno,0,1,"button_drv");
        if(ret < 0){
            printk("alloc_chrdev_region error!\n");
            goto err_kfree;
        }
    #endif
        //创建cdev
        button_dev->cdev = cdev_alloc();
        if(IS_ERR(button_dev->cdev)){
            printk("cdev_alloc error!\n");
            ret = PTR_ERR(button_dev->cdev );
            goto err_unregister;
        }
        cdev_init(button_dev->cdev, &fops);
        cdev_add(button_dev->cdev, button_dev->devno, 1);
    
        // 2.创建设备节点
        button_dev->cls = class_create(THIS_MODULE, "button_class");
        if(IS_ERR(button_dev->cls)){
            printk("class_create error!\n");
            ret = PTR_ERR(button_dev->cls);
            goto err_unregister;
        }
    
        button_dev->device = device_create(button_dev->cls, NULL, button_dev->devno,NULL, "button");
        if(IS_ERR(button_dev->device)){
            printk("device_create error!\n");
            ret = PTR_ERR(button_dev->device);
            goto err_class;
        }
    
        // 3,硬件初始化 -- 申请中断
        for(i = 0; i < ARRAY_SIZE(buttons_set); i++){
            ret = request_irq(buttons_set[i].irqno,button_irq_svc,buttons_set[i].flags,buttons_set[i].name,&buttons_set[i]);
            if(ret != 0){
                printk(" request_irq error!\n");
                goto err_device;
            }
        }
        //初始化等待队列头
        init_waitqueue_head(&button_dev->wq_head);
    
        return 0;
    
    
    err_device:
        device_destroy(button_dev->cls, button_dev->devno);
    err_class:
        class_destroy(button_dev->cls);
    err_unregister:
        unregister_chrdev_region(button_dev->devno, 1);
    err_kfree:
            kfree(button_dev);
    
        return ret;
    }
    
    //模块卸载函数
    static void __exit button_drv_exit(void)
    {
        int i;
        printk("--------------%s--------------\n",__FUNCTION__);
        for(i = 0; i < ARRAY_SIZE(buttons_set); i++)
            free_irq(buttons_set[i].irqno, &buttons_set[i]);
        device_destroy(button_dev->cls, button_dev->devno);
        class_destroy(button_dev->cls);
        unregister_chrdev_region(button_dev->devno, 1);
        kfree(button_dev);
    
    }
    
    MODULE_AUTHOR("752800373@qq.com");
    MODULE_DESCRIPTION("this is a magical driver!\n");
    
    //模块声明和认证
    module_init(button_drv_init);
    module_exit(button_drv_exit);
    MODULE_LICENSE("GPL");

驱动中实现接口的程序还有led\_drv.c和beep\_drv.c，详细看压缩包。  
接下来写应用空间的程序：buttons\_v5.c

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/ioctl.h>
    #include <linux/input.h>
    #include <poll.h>
    
    /****************************** **实现的功能： **1.按下左键-----点灯，延时1s，松开左键----灭灯 **2.按下右键---打开蜂鸣器，延时1s，松开右键----关闭蜂鸣器 **3.标准输入一个字符串，显示在屏幕上 ******************************/
    
    //定义一个按键的数据包
    struct button_event{
        int code;    //按键的名称 ---- 键值
        int value;   //按键的状态: 1--- 按下， 0 ---- 松开
    };
    
    int main(void)
    {
        int fd,fd2,fd3;
        struct button_event event;
        int ret;
        //打开设备
        fd = open("/dev/button",O_RDWR);
        fd2 = open("/dev/led",O_RDWR);
        fd3 = open("/dev/beep",O_RDWR);
        if(fd < 0 && fd2 < 0 && fd3 < 0){
            perror("open");
            exit(1);
        }
    
        //用poll同时监控标准输入和键盘按键
        struct pollfd pfds[2];
        char buf[128];
    
        pfds[0].fd = STDIN_FILENO;    //标准输入
        pfds[0].events = POLLIN;            //是否可读
    
        pfds[1].fd = fd;        //按键的文件描述符
        pfds[1].events = POLLIN;    //键盘是否有数据可读
    
            //对设备进行操作
            while(1){
                int on;
                ret = poll(pfds,2,-1);
                if(ret < 0)
                {
                    perror("poll");
                    exit(1);
                }
                if(ret > 0){
                    //哪个文件描述符可读
                    if(pfds[0].revents & POLLIN){
                        fgets(buf,128,stdin);
                        printf("buf:%s",buf);       
                    }
                    if(pfds[1].revents & POLLIN){
                        memset(&event,0,sizeof(event));
                        ret = read(fd,&event,sizeof(event));
                        if(ret < 0 ){
                            perror("read");
                            //exit(1);
                        }
    #if 0
                        if(event.code == KEY_DOWN){
                            if(event.value){
                                //按下
                                printf("user:下键-按下!~\n");
                            }else{
                                //松开
                                printf("user:下键-松开!~\n");
                            }
                        }else
                            printf("unkown key!\n");
    #else
                        switch(event.code){
                            case KEY_UP:
                                if(event.value)
                                    printf("user:按下-上键!\n");
                                else
                                    printf("user:松开-上键!\n");
                                break;
                            case KEY_DOWN:
                                if(event.value)
                                    printf("user:按下-下键!\n");
                                else
                                    printf("user:松开-下键!\n");
                                break;
                            case KEY_LEFT:
                                if(event.value){
                                    printf("user:按下-左键!\n");
                                    on = 1;
                                    write(fd2,&on,sizeof(on));
                                    sleep(1);
                                    }
                                else{
                                    printf("user:松开-左键!\n");
                                    on = 0;
                                    write(fd2,&on,sizeof(on));
                                    sleep(1);
                                    }
                                break;
                            case KEY_RIGHT:
                                if(event.value){
                                    printf("user:按下-右键!\n");
                                    on = 1;
                                    write(fd3,&on,sizeof(on));//beep
                                    sleep(1);
                                    }
                                else{
                                    printf("user:松开-右键!\n");
                                    on = 0;
                                    write(fd3,&on,sizeof(on));
                                    sleep(1);
                                    }
                                break;
                            default:
                                printf("unknow key!\n");
    
                        }
    #endif
                    }
                }
            }
    
        //关闭设备
        close(fd);
        close(fd2);
        close(fd3);
        return 0;
    }

执行效果如图：  
![这里写图片描述][SouthEast 2]  
此处有程序文件包链接：[https://pan.baidu.com/s/1kXkUWVd][https_pan.baidu.com_s_1kXkUWVd] 密码：yif5

[SouthEast]: /images/20220601/32ce14d6bb744775a94a7e064ce2ed74.png
[SouthEast 1]: /images/20220601/40c83203ae13455b94346e30c6b9f075.png
[SouthEast 2]: /images/20220601/5f1ed30d4f404c5d87574518c3253eb8.png
[https_pan.baidu.com_s_1kXkUWVd]: https://pan.baidu.com/s/1kXkUWVd