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嵌入式Linux：按键驱动在2440上的实例开发

2019-07-12 15:11发布

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转自：http://blog.chinaunix.net/uid-22174347-id-1786929.html
嵌入式Linux之我行，主要讲述和总结了本人在学习嵌入式linux中的每个步骤。一为总结经验，二希望能给想入门嵌入式Linux的朋友提供方便。如有错误之处，谢请指正。 一、开发环境
  • 主  机：VMWare--Fedora 9
  • 开发板：Mini2440--64MB Nand, Kernel:2.6.30.4
  • 编译器：arm-linux-gcc-4.3.2
二、实现步骤 1. 硬件原理图分析。由原理图可知每个按键所用到的外部中断分别是EINT8、EINT11、EINT13、EINT14、EINT15、EINT19，所对应的IO口分别是GPG0、GPG3、GPG5、GPG6、GPG7、GPG11。再由按键的接口电路可知，当按键按下时按键接通，中断线上原有的VDD33V高电平被拉低，从而触发中断的产生。   2. 开始编写合适mini2440的按键驱动（含去抖动功能），文件名：my2440_buttons.c 1）按键驱动基本框架。这里我就指定主设备号为232，简单的注册为字符设备，另定义了一个结构体把按键要用到的资源组织起来 #include<linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h> #include<mach/regs-gpio.h> #include<mach/hardware.h>

#define DEVICE_NAME   "my2440_buttons" //设备名称
#define DEVICE_MAJOR   232             //主设备号

//组织硬件资源结构体
struct button_irq_desc
{
    int irq;        //中断号
    int pin;        //对应的IO引脚
    int pin_setting;//引脚配置
    char *name;     //按键名称，注意这个名称，在后面的一个现象中会出现
};

//定义6个按键资源结构体数组
static struct button_irq_desc button_irqs[]=
{
    {IRQ_EINT8 , S3C2410_GPG0, S3C2410_GPG0_EINT8  , "KEY0"},
    {IRQ_EINT11, S3C2410_GPG3, S3C2410_GPG3_EINT11 , "KEY1"},
    {IRQ_EINT13, S3C2410_GPG5, S3C2410_GPG5_EINT13 , "KEY2"},
    {IRQ_EINT14, S3C2410_GPG6, S3C2410_GPG6_EINT14 , "KEY3"},
    {IRQ_EINT15, S3C2410_GPG7, S3C2410_GPG7_EINT15 , "KEY4"},
    {IRQ_EINT19, S3C2410_GPG11, S3C2410_GPG11_EINT19,"KEY5"},
};

static int __init button_init(void)
{
    int ret;

    //注册字符设备
    ret = register_chrdev(DEVICE_MAJOR, DEVICE_NAME,&buttons_fops);

    if(ret < 0)
    {
        printk(DEVICE_NAME " register faild! ");
        return ret;
    }

    return 0;
}

static void __exit button_exit(void)
{
    //注销字符设备
    unregister_chrdev(DEVICE_MAJOR, DEVICE_NAME);
}

module_init(button_init);
module_exit(button_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Huang Gang");
MODULE_DESCRIPTION("My2440 button driver");
 2）设备注册时用到的设备操作结构体buttons_fops的定义。这里由于按键是输入的设备，所以这里只有read，没有write，另因在应用程序中要实时监测哪个按键被按下，故这里就用poll在内核中遍历，来提供给应用中的select遍历判断资源是否可获取，可获取才来read
#include<linux/poll.h>   //poll要用到的头文件   //设备操作列表
static struct file_operations buttons_fops=
{
    .owner        = THIS_MODULE,
    .open        = buttons_open,
    .release      = buttons_close,
    .read        = buttons_read,
    .poll         = buttons_poll,
};
3）设备操作结构体中open的实现。 在open中分别实现了IO口的配置、中断触发的方式、申请中断、初始化6个按键的初始状态和初始化6个按键去抖动定时器。中断服务程序为buttons_interrupt，传过去的参数是当前的中断号和索引；定时器服务程序为buttons_timer，传过去的参数是当前定时器的索引。注意：这里有一个关键字volatile，为什么要用这个关键字呢？请看这里：http://blog.chinaunix.net/u1/41845/showart_2038284.html //中断要用到的头文件 #include<linux/interrupt.h>
#include<linux/irq.h>
#include<asm/irq.h>   #define KEY_DOWN            0   //按键按下                    
#define KEY_UP              1   //按键抬起                
#define KEY_UNCERTAIN       2   //按键不确定                    
#define KEY_COUNT           6  //6个按键   static volatile intkey_status[KEY_COUNT];     //记录6个按键的状态 
static struct timer_list key_timers[KEY_COUNT]; //6个按键去抖动定时器   staticint buttons_open(struct inode*inode, struct file *file)
{
    int i;
    int ret;

    for(i = 0; i < KEY_COUNT; i++)
    {
        //设置6个IO口为中断触发方式
        s3c2410_gpio_cfgpin(button_irqs[i].pin, button_irqs[i].pin_setting);

        //设置中断下降沿为有效触发
        set_irq_type(button_irqs[i].irq, IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);
        
        //申请中断(类型为快速中断，中断服务时屏蔽所有外部中断？)
        ret = request_irq(button_irqs[i].irq, buttons_interrupt, IRQF_DISABLED, button_irqs[i].name,(void *)i);

        if(ret)
        {
            break;
        }

        //初始化6个按键的状态为抬起
        key_status[i]= KEY_UP;

        //初始化并设置6个去抖定时器
        setup_timer(&key_timers[i], buttons_timer, i);
    }

    if(ret)
    {
        //中断申请失败处理
        i--;

        for(; i>= 0; i--)
        {
            //释放已注册成功的中断
            disable_irq(button_irqs[i].irq);
            free_irq(button_irqs[i].irq,(void *)i);
        }

        return -EBUSY;
    }

    return 0;
}
4）中断服务程序和去抖动定时器服务程序的实现。这里的中断服务和定时器服务互相的作用，首先中断触发后启动延时定时器，进入定时器服务后处理按键的状态，最后当前按键抬起后，中断服务又开始处理新的中断

#define KEY_TIMER_DELAY1  (HZ/50)      //按键按下去抖延时20毫秒        
#define KEY_TIMER_DELAY2 (HZ/10)      //按键抬起去抖延时100毫秒   staticvolatileint ev_press = 0;      //按键按下产生标识，用于在读设备的时候来判断是否有数据可读，否则进程睡眠 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq); //等待队列的定义并初始化

static irqreturn_t buttons_interrupt(int irq,void *dev_id)
{
    //获取当前按键资源的索引
    int key =(int)dev_id;
     //判断当前按键的状态已经抬起后才服务中断
    if(key_status[key]== KEY_UP)
    {
        //设置当前按键的状态为不确定
        key_status[key]= KEY_UNCERTAIN;

        //设置当前按键按下去抖定时器的延时并启动定时器
        key_timers[key].expires= jiffies + KEY_TIMER_DELAY1;
        add_timer(&key_timers[key]);
    }

    return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

static void buttons_timer(unsignedlong arg)
{
    //获取当前按键资源的索引
    int key =arg;

    //获取当前按键引脚上的电平值来判断按键是按下还是抬起
    int up = s3c2410_gpio_getpin(button_irqs[key].pin);

    if(!up)//低电平，按键按下
    {
        if(key_status[key]== KEY_UNCERTAIN)
        {
            //标识当前按键状态为按下
            key_status[key]= KEY_DOWN;

            //标识当前按键已按下并唤醒等待队列让设备进行读取
            ev_press = 1;               wake_up_interruptible(&button_waitq);
        }

        //设置当前按键抬起去抖定时器的延时并启动定时器
        key_timers[key].expires= jiffies + KEY_TIMER_DELAY2;
        add_timer(&key_timers[key]);
    }
    else//高电平，按键抬起
    {
        //标识当前按键状态为抬起
        key_status[key]= KEY_UP;
    }
} 5)读设备的实现。从电路图可以看出按键设备相对于CPU来说为输入设备，所以这里只有read,而没有write staticint buttons_read(structfile *file,char __user *buf,size_t count, loff_t*offp)
{
    unsigned long ret;

    if(!ev_press)//按键按下发生标识，0没有发生

    {
        if(file->f_flags& O_NONBLOCK)
        {
            //应用程序若采用非阻塞方式读取则返回错误
            return -EAGAIN;
        }
        else
        {
            //以阻塞方式读取且按键没按下产生，让等待队列进入睡眠
            wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
        }
    }

    //1为按键按下产生，并清除标识为0，准备给下一次判断用
    ev_press = 0;

    //将内核中的按键状态数据拷贝到用户空间给应用程序使用
    ret = copy_to_user(buf,(void *)key_status,min(sizeof(key_status),count));

    return ret ?-EFAULT : min(sizeof(key_status),count);
}
6）驱动中的轮询。这个与应用程序中的select的使用相对应   //驱动程序中的轮询，用于应用程序中的轮询查询是否可对设备进行访问
static int buttons_poll(structfile *file,struct poll_table_struct *wait)
{
    unsigned int mask= 0;

    //添加等待队列到等待队列表中(poll_table)
    poll_wait(file,&button_waitq, wait);

    if(ev_press)
    {
        //标识数据可以获得
        mask |= POLLIN| POLLRDNORM;
    }

    return mask;
}
7）设备的关闭。   staticint buttons_close(struct inode*inode, struct file *file)
{
    int i;

    //释放6个定时器和中断
    for(i = 0; i < KEY_COUNT; i++)
    {
        del_timer(&key_timers[i]);

        disable_irq(button_irqs[i].irq);
        free_irq(button_irqs[i].irq,(void *)i);
    }

    return 0;
}
3. 完整的按键驱动代码 /*
 ===================================================
 Name            : my2440_buttons.c
 Author          : Huang Gang
 Date            : 09/11/2009
 Copyright       : GPL
 Description     : my2440 buttons driver
 ===================================================
 */

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/irq.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <mach/hardware.h>

#define DEVICE_NAME         "my2440_buttons"    //设备名称
#define DEVICE_MAJOR        232                 //主设备号                
#define KEY_TIMER_DELAY1    (HZ/50)             //按键按下去抖延时20毫秒        
#define KEY_TIMER_DELAY2    (HZ/10)             //按键抬起去抖延时100毫秒
#define KEY_DOWN            0                   //按键按下                    
#define KEY_UP              1                   //按键抬起                
#define KEY_UNCERTAIN       2                   //按键不确定                    
#define KEY_COUNT           6                   //6个按键                    

static volatileint ev_press = 0;                //按键按下产生标志
static volatileint key_status[KEY_COUNT];       //记录6个按键的状态    
static struct timer_list key_timers[KEY_COUNT];  //定义6个按键去抖动定时器
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);    //定义并初始化等待队列

//组织硬件资源结构体
struct button_irq_desc    
{
    int irq;            //中断号
    int pin;            //引脚
    int pin_setting;    //引脚配置
    char *name;         //按键名称，注意这个名称，在后面的一个现象中会出现
};

//定义6个按键资源结构体数组
static struct button_irq_desc button_irqs[]=
{
    {IRQ_EINT8 , S3C2410_GPG0, S3C2410_GPG0_EINT8 , "KEY0"},
    {IRQ_EINT11, S3C2410_GPG3, S3C2410_GPG3_EINT11 , "KEY1"},
    {IRQ_EINT13, S3C2410_GPG5, S3C2410_GPG5_EINT13 , "KEY2"},
    {IRQ_EINT14, S3C2410_GPG6, S3C2410_GPG6_EINT14 , "KEY3"},
    {IRQ_EINT15, S3C2410_GPG7, S3C2410_GPG7_EINT15 , "KEY4"},
    {IRQ_EINT19, S3C2410_GPG11, S3C2410_GPG11_EINT19,"KEY5"},
};

static irqreturn_t buttons_interrupt(int irq,void *dev_id)
{
    //获取当前按键资源的索引
    int key =(int)dev_id;

    if(key_status[key]== KEY_UP)
    {
        //设置当前按键的状态为不确定
        key_status[key]= KEY_UNCERTAIN;

        //设置当前按键按下去抖定时器的延时并启动定时器
        key_timers[key].expires= jiffies + KEY_TIMER_DELAY1;
        add_timer(&key_timers[key]);
    }

    return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

static void buttons_timer(unsignedlong arg)
{
    //获取当前按键资源的索引
    int key =arg;

    //获取当前按键引脚上的电平值来判断按键是按下还是抬起
    int up = s3c2410_gpio_getpin(button_irqs[key].pin);

    if(!up)//低电平，按键按下
    {
        if(key_status[key]== KEY_UNCERTAIN)
        {
            //标识当前按键状态为按下
            key_status[key]= KEY_DOWN;

            //标识当前按键已按下并唤醒等待队列
            ev_press = 1;
            wake_up_interruptible(&button_waitq);
        }

        //设置当前按键抬起去抖定时器的延时并启动定时器
        key_timers[key].expires= jiffies + KEY_TIMER_DELAY2;
        add_timer(&key_timers[key]);
    }
    else//高电平，按键抬起
    {
        //标识当前按键状态为抬起
        key_status[key]= KEY_UP;
    }
}

static int buttons_open(struct inode*inode, struct file *file)
{
    int i;
    int ret;

    for(i = 0; i < KEY_COUNT; i++)
    {
        //设置6个IO口为中断触发方式
        s3c2410_gpio_cfgpin(button_irqs[i].pin, button_irqs[i].pin_setting);

        //设置中断下降沿为有效触发
        set_irq_type(button_irqs[i].irq, IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);
        
        //申请中断(类型为快速中断，中断服务时屏蔽所有外部中断？)
        ret = request_irq(button_irqs[i].irq, buttons_interrupt, IRQF_DISABLED, button_irqs[i].name,(void *)i);

        if(ret)
        {
            break;
        }

        //初始化6个按键的状态为抬起
        key_status[i]= KEY_UP;

        //初始化并设置6个去抖定时器
        setup_timer(&key_timers[i], buttons_timer, i);
    }

    if(ret)
    {
        //中断申请失败处理
        i--;

        for(; i>= 0; i--)
        {
            //释放已注册成功的中断
            disable_irq(button_irqs[i].irq);
            free_irq(button_irqs[i].irq,(void *)i);
        }

        return -EBUSY

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