ARM嵌入式LINUX设备驱动设计入门学习-按键驱动
2009-09-18 21:16
今天我来帮大家讲讲按键驱动，虽然文章的注解我是在网上的找，但他的注解表达了很清楚，所以就在这里引用一下。
开发平台：RED HAT LINUX 9（Linux 2.4.18）
开发板：micro2440（友善之臂）（Linux 2.6.13)
交叉编译工具：arm-linux-gcc-3.4.1
/*micro2440_buttons.c*/
/*按键驱动程序*/
/*micro2440所用到的按键资源*/
/**************************************************/
/* 按键 对应的IO寄存器 对应的中断引脚*/
/* K1 GPG0 EINT8 */
/* K2 GPG3 EINT11 */
/* K3 GPG5 EINT13 */
/* K4 GPG6 EINT14 */
/* K5 GPG7 EINT15 */
/* K6 GPG11 EINT19 */
/**************************************************/
/*要搞清楚谁是输入*/
/*在这里,按键控制对应的中断引脚,从而控制对应的IO寄存器*/
/*相当于信息从外面输入*/
/*我们要做的是根据对应的输入信息,来采取相应的响应动作*/
/*这就达到了中断响应的目的*/
/*其核心就是要检测*/
/*那么,该如何去检测呢?*/
/*通过什么来检测呢?*/
/*如何得知一个设备究竟用到哪些资源呢?*/
/*这是个非常重要的问题*/
/*我想应该看具体的电路原理图*/
/*只有看图,才能了解具体的电路连接情况*/
/*从而得知设备所需的硬件资源*/
/*厂商的原理图通常给的都比较详细*/
/*引用的头文件*/
#include
/*模块有关的*/
#include /*内核有关的*/
#include /*文件系统有关的*/
#include /*init*/
#include /*delay*/
#include /*poll*/
#include /*中断*/
#include /*linux中断*/
#include /*uaccess*/
#include /*寄存器设置*/
#include /*hardware*/
/*定义宏*/
#define BUTTON_MAJOR 221 /*主设备号,本来是232,我改为221*/
#define DEVICE_NAME "buttons_my" /*设备名,本来是buttons,我加上了_my*/
/*定义按钮中断的描述结构体*/
/*由它把按钮中断的信息综合起来*/
/*各个成员表示什么意思?*/
struct button_irq_desc
{
int irq; /*中断号*/
/*中断号唯一表示一个中断*/
int pin; /*中断控制的寄存器*/
/*该寄存器的值由中断引脚设置*/
/*我们希望从该寄存器读出控制信息*/
int pin_setting; /*中断的引脚*/
/*该引脚的电平由按键来控制*/
/*从而最终我们由按键控制了寄存器的值*/
int number; /*编号*/
char *name; /*名称*/
};
/*指定6个按键的信息*/
static struct button_irq_desc button_irqs [] =
{
{IRQ_EINT8,S3C2410_GPG0,S3C2410_GPG0_EINT8,0,"KEY1"}, /*K1*/
{IRQ_EINT11,S3C2410_GPG3,S3C2410_GPG3_EINT11,1,"KEY2"}, /*K2*/
{IRQ_EINT13,S3C2410_GPG5,S3C2410_GPG5_EINT13,2,"KEY3"}, /*K3*/
{IRQ_EINT14,S3C2410_GPG6,S3C2410_GPG6_EINT14,3,"KEY4"}, /*K4*/
{IRQ_EINT15,S3C2410_GPG7,S3C2410_GPG7_EINT15,4,"KEY5"}, /*K5*/
{IRQ_EINT19,S3C2410_GPG11,S3C2410_GPG11_EINT19,5,"KEY6"}, /*K6*/
}
/*这样,资源就组织起来了*/
/*事实上,在这里我们不仅组织起了硬件资源*/
/*我们也把一定的软件资源也糅合进去了*/
/*像中断号*/
/*key_values数组*/
/*存放各个按键在发生中断情况下的值*/
/*volatile是什么意思呢?*/
/*这个数组是我们存放按键操作结果的,因此非常重要*/
static volatile int key_values [] = {0,0,0,0,0,0};
/*宏DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(),是干什么的呢?*/
/*该宏应该是创建了一个等待队列*/
/*等待队列,是进程调度的一种重要方法*/
/*等待队列也很有意思,button_waitq,表示按键等待的队列*/
/*就是说,按键一按下,就会激活其等待队列里的进程,来做相应的处理*/
/*因此,按键的等待队列,或者说中断所设置的等待队列,*/
/*是中断处理中非常重要的资源,它大大扩展了中断处理的能力*/
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq); /*button_waitq是什么呢?*/
/*应该是等待队列的名称*/
/*key_values数组中是否有数据的标志,0表示无数据可读,1表示有数据可读*/
static volatile int ev_press = 0; /*初始为0*/
/*中断服务程序buttons_interrupt()的申明*/
/*即当检测到有中断时,就会执行该中断服务程序*/
/*那么如何检测到有中断发生呢?*/
/*并且中断发生了,知道发生了什么样的中断呢?*/
/*中断有很多种,该中断服务程序究竟该服务于哪一个中断呢?*/
/*显然,要把中断号与中断服务程序联结起来,构成一个整体*/
/*这个工作可以在open函数里做*/
/*参数irq---中断号*/
/*中断服务程序应该是与中断号一一对应的*/
/*对应于某个中断号的中断一发生,就会调用该中断号对应的服务程序*/
/*那么,检测中断的发生,就成了先决条件*/
/*参数dev_id ---具体是哪一个按钮*/
static irqreturn_t buttons_interrupt(int irq,void *dev_id);
/*mini2440_buttons_open()函数申明*/
/*驱动函数open调用的具体函数*/
/*由open函数具体实现硬件的初始化工作*/
/*以及软件的初始化工作*/
/*为我们的键盘设备的运行创造好环境*/
static int mini2440_buttons_open(struct inode *inode,struct file *file);
/*mini2440_buttons_close()函数的申明*/
/*release调用的具体函数*/
/*设备软件环境的拆卸*/
/*具体就是中断的释放工作*/
/*因为中断资源,也是系统宝贵的资源,所以不用的时候,要释放*/
static int mini2440_buttons_close(struct inode *inode,struct file *file);
/*mini2440_buttons_read()函数的申明*/
/*read调用的具体函数*/
/*由它读取键盘输入的结果*/
/*实质上就是读取key_values数组的值*/
/*它完成了键盘作为输入设备的核心功能*/
/*数组是否可读,要根据标志位ev_press来判断*/
/*如果数组可读,则读取数据到用户buffer中*/
/*如果数组不可读,则进程进入等待队列,等待到数组可读为止*/
/*等待队列机制,是中断管理中常用到的机制*/
/*因为有些进程经常需要等待某一事件的发生*/
static int mini2440_buttons_read(struct file *filp,char __user *buff,size_t count,loff_t *offp);
/*注意__user,指的是用户空间*/
/*即要把键盘的输入结果读取到用户空间去*/
/*mini2440_buttons_poll()函数的申明*/
/*poll调用的具体函数*/
/*poll实质上是select的调用函数*/
/*如果有按键数据,则select会立刻返回*/
/*如果没有按键数据,则等待*/
/*实质上这是键盘等待输入的机制*/
static unsigned int mini2440_buttons_poll(struct file *file,struct poll_table_struct *wait);
/*file_operations结构体*/
/*驱动函数的设置*/
/*分别将前面的驱动函数设置进来*/
static struct file_operations mini2440_buttons_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = mini2440_buttons_open, /*open()*/
.release = mini2440_buttons_close, /*release()*/
.read = mini2440_buttons_read, /*read()*/
.poll = mini2440_buttons_poll /*poll()*/
};
/*mini2440_buttons_init()函数的申明*/
/*module_init调用的具体函数*/
/*模块创建时的初始化函数*/
/*主要做的工作是注册设备和创建设备*/
/*而具体的硬件初始化工作,它可以不做*/
/*而把它留给fops里的函数来做*/
static int __init mini2440_buttons_init(void);
/*mini2440_buttons_exit()函数的申明*/
/*模块卸载时的扫尾工作*/
/*主要是设备的卸载工作*/
static void __exit mini2440_buttons_exit(void);
/*模块创建时的入口点*/
module_init(mini2440_buttons_init);
/*模块卸载时的入口点*/
module_exit(mini2440_buttons_exit);
/*驱动程序的一些信息*/
MODULE_AUTHOR("http://www.arm9.net"); /*驱动程序的作者*/
MODULE_DESCRIPTION("S3C2410/S3C2440 BUTTON Driver"); /*描述信息*/
MODULE_LICENSE("GPL"); /*遵循的协议*/
/********************************************************************/
/*********************下面是前面申明函数的实现***********************/
/********************************************************************/
/**********************mini2440_buttons_init()***********************/
static int __init mini2440_buttons_init(void)
{
int ret; /*设备注册的返回值*/
/*注册设备驱动程序*/
/*设备号,设备名,和驱动函数*/
ret = register_chrdev(BUTTON_MAJOR,DEVICE_NAME,&mini2440_buttons_fops);
/*对注册失败的处理*/
if(ret < 0)
{
printk(DEVICE_NAME " can't register major number/n");
return ret;
}
/*创建设备*/
/*devfs_mk_cdev()函数是内核态的设备创建函数*/
/*而mknod是用户态的设备创建函数*/
devfs_mk_cdev(MKDEV(BUTTON_MAJOR,0),S_IFCHR | S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP,DEVICE_NAME);
printk(DEVICE_NAME " initialized/n");
return 0;
}
/******************mini2440_buttons_exit()****************************/
static void __exit mini2440_buttons_exit(void)
{
/*移除设备*/
devfs_remove(DEVICE_NAME);
/*注消设备驱动*/
unregister_chrdev(BUTTON_MAJOR,DEVICE_NAME);
}
/*****************mini2440_buttons_open()******************************/
static int mini2440_buttons_open(struct inode *inode,struct file *file)
{
int i; /*循环变量,因为有6个按钮*/
int err; /*中断注册函数的返回值*/
/*对每个按钮分别处理,用for循环来做*/
/*具体地是要联结寄存器和相应的引脚*/
/*联结中断号和相应的中断服务程序*/
/*这一步类似于前面所说的驱动的注册*/
/*我们可以成功称作中断的注册*/
for(i = 0;i < sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]);i++)
{
/*寄存器与中断引脚的联结*/
s3c2410_gpio_cfgpin(button_irqs[i].pin,button_irqs[i].pin_setting);
/*中断的注册*/
/*request_irq()函数*/
/*要注意其输入参数*/
/*&button_irqs[i]是该中断享有的资源*/
/*会被传入buttons_interrupt,进行处理*/
err = request_irq(button_irqs[i].irq,buttons_interrupt,NULL,button_irqs[i].name,(void *)&button_irqs[i]);
/*中断类型的设置*/
/*set_irq_type()函数*/
/*IRQT_BOTHEDGE的中断类型代表什么样的中断呢?*/
/*有几个非常重要的问题*/
/*中断注册后,并设置好其中断类型之后,当有中断发生时,*/
/*即按下某个按钮时,系统能够自动检测到有中断发生吗?*/
/*检测到有中断发生,它能够自动辨别是几号中断吗?*/
/*知道了是几号中断,那么它能自动调用其中断服务程序吗?*/
/*对这几个问题的解答,够成了linux系统中断处理机制的核心*/
set_irq_type(button_irqs[i].irq,IRQT_BOTHEDGE);
/*注册失败的处理*/
if(err)
break; /*跳出循环*/
}
/*若有一个按钮中断注册失败*/
/*则还需把前面注册成功的中断给拆了*/
if(err)
{
i--; /*回到前面一个按钮的处理*/
for(;i >=0; i--) /*依此拆除*/
{
/*使中断不起作用*/
disable_irq(button_irqs[i].irq);
/*释放中断资源*/
free_irq(button_irqs[i].irq,(void *)&button_irqs[i]);
}
return -EBUSY; /*中断注册没成功的最终的返回值*/
}
return 0; /*正常返回*/
}
/**************************buttons_interrupt()*****************************/
/*此中断服务程序,在每中断一次,就要对key_values数组设一下值*/
/*并对数组可读标志位ev_press设一下值*/
/*并唤醒在等待队列里的进程*/
/*这是中断处理经常要做的事情*/
/*在这里,等待队列button_waitq里经常等待的进程是数组的读取进程*/
/*就是说,读取进程在没有读到数据的时候就一直在等待,等待按键的输入*/
/*读取进程在等待,并不代表所有进程在等待,其它进程该干啥干啥去*/
static irqreturn_t buttons_interrupt(int irq,void *dev_id)
{
/*button_irq_desc结构体变量*/
/*对传入的资源进行处理*/
struct button_irq_desc *button_irqs = (struct button_irq_desc *)dev_id;
/*获取寄存器的值*/
/*这一步至关重要*/
/*s3c2410_gpio_getpin()函数直接获取寄存器的值*/
/*要注意,按一下按钮，会发生两次中断*/
/*即按下是一次中断，放开又是一次中断*/
int up = s3c2410_gpio_getpin(button_irqs->pin);
/*通过电路原理图,可以知道没按下的时候,中断引脚应该是高电平*/
/*从而寄存器的值应该是1*/
/*变量取up也是有意义的,表示默认状态是弹起的状态*/
/*当按下按钮的状态下,寄存器的值就应该是0*/
/*下面对up的值进行处理*/
/*即是要把数据经过一定的变换存入key_values数组中*/
if(up) /*如果是弹起的状态*/
/*那么就要在key_values数组的相应位存入很大的一个值*/
/*同时又要能从值里辨别出是哪个按键*/
key_values[button_irqs->number] = (button_irqs->number + 1) + 0x80;
/*比如K1键开启的状态下,key_values[0]被置为(0+1)+0x80,即为129*/
else /*如果按键是闭合的状态*/
/*那么就要在key_values数组的相应位存入一个很小的数*/
/*同时又要能从值中辨别出是哪个键*/
key_values[button_irqs->number] = (button_irqs->number + 1);
/*比如K1键闭合,则key_values[0]被置为(0+1),即为1*/
/*对数组可读标志位进行设置*/
ev_press = 1; /*表示数组已经可读了*/
/*唤醒休眠的进程?*/
/*button_waitq队列里存放有相应的处理进程*/
/*如读取数组的值的进程*/
/*要注意wake_up_interruptible()这些函数的用法*/
wake_up_interruptible(&button_waitq);
/*返回*/
return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED); /*?*/
}
/**********************mini2440_buttons_close()*****************************/
static int mini2440_buttons_close(struct inode *inode,struct file *file)
{
int i; /*循环变量,要操作好几个按键*/
/*for循环,对各个按键依此释放中断*/
for(i = 0;i < sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]);i++)
{
/*使中断失效*/
disable_irq(button_irqs[i].irq);
/*释放资源*/
free_irq(button_irqs[i].irq,(void *)&button_irqs[i]);
}
/*返回*/
return 0;
}
/**********************mini2440_buttons_read()***************************/
/*要注意,该read函数,只读取一次中断的值,而不是连续地读入*/
/*要做到连续地读入,则需要做一个循环,不断地调用该read函数,但那不是驱动程序里该做的事情*/
static int mini2440_buttons_read(struct file *filp,char __user *buff,size_t count,loff_t *offp)
{
unsigned long err; /*copy_to_user()函数的返回值*/
/*如果key_values 数组里没有值,则会此进程会休眠*/
/*一直到中断来临之后,中断服务程序会唤醒此休眠进程从而继续读取值*/
/*key_values数组里有没有值,是靠ev_press标志位来判断的*/
/*有值,就是1,无值,就是0*/
/*进程等待队列的机制,是进程调度的一种方法*/
if(!ev_press) /*标志位为0,即无数据时*/
{
if(filp->f_flags & O_NONBLOCK) /*??*/
return -EAGAIN;
else /*进程休眠,放进button_waitq等待队列*/
/*这里,把ev_press标志位设成了休眠进程的标志位了?*/
/*这是为了便于利用poll_wait函数*/
/*也就是利于select函数*/
wait_event_interruptible(button_waitq,ev_press);
/*在中断处理函数中,此进程会被唤醒*/
/*唤醒前,ev_press 已被置1了*/
/*唤醒后的执行点从这里开始*/
}
/*下面就是标志位为1,即有数据可读的的处理情况*/
/*那就开始往用户空间读数据呗*/
err = copy_to_user(buff,(const void *)key_values,min(sizeof(key_values),count));
/*copy_to_user()函数的使用*/
/*对key_values数组清零*/
memset((void *)key_values,0,sizeof(key_values));
/*对标志位置0*/
/*表示读取过了*/
ev_press = 0;
/*对err的处理*/
if(err) /*读取错误*/
return -EFAULT;
else /*读取正确*/
/*则返回读取到的字节数*/
return min(sizeof(key_values),count);
}
/************************mini2440_buttons_poll()***********************/
static unsigned int mini2440_buttons_poll(struct file *file,struct poll_table_struct *wait)
{
unsigned int mask = 0; /* */
/*poll_wait()函数*/
/*会监测进程队列button_waitq里的进程*/
/*例如,如果mini2440_button_read所在的进程的标志位ev_press置为1了*/
/*那么就不会再等待了*/
/*这实质上就是select函数的运行机制*/
poll_wait(file,&button_waitq,wait);
if(ev_press)
mask |= POLLIN | POLLRDNORM; /*??*/
return mask;
}
/*按键测试程序*/
#include /*标准输入输出头文件*/
#include /*标准库*/
#include /*一些宏的定义在这里*/
#include /*设备的控制*/
#include /*定义了一些类型*/
#include /*状态*/
#include /*文件控制*/
#include /*选择?*/
#include /*时间方面的函数*/
#include /*有关错误方面的宏*/
/*主函数入口*/
int main(void)
{
int i; /*键盘输出时用到的循环变量*/
int buttons_fd; /*buttons设备号*/
int key_value[4]; /*四个按键的取值*/
/*打开键盘设备文件*/
buttons_fd = open("/dev/buttons",0); /*以0方式打开*/
/*打开出错处理*/
if(buttons_fd < 0) /*打开出错就会返回一个负值*/
{
perror("open device buttons"); /*perror函数?*/
exit(1); /*返回1*/
}
/*for无限循环,等待用户输入*/
/*这是很典型的程序执行方式*/
for(;;)
{
fd_set rds; /*fd_set是types.h中定义的类型,实质上是int型*/
/*rds用来存储设备号*/
int ret; /*for循环内定义的局部变量ret*/
FD_ZERO(&rds); /*rds初始化*/
/*FD_ZERO是哪里定义的呢?*/
FD_SET(buttons_fd,&rds); /*将buttons设备号赋给rds*/
/*FD_SET是哪里定义的呢?*/
/*使用系统调用select检查是否能够从/dev/buttons设备读取数据*/
/*select函数是干什么的呢?*/
ret = select(buttons_fd + 1,&rds,NULL,NULL,NULL);
/*返回值ret*/
/*返回值的具体意义是什么呢?*/
/*对ret的处理*/
if(ret < 0) /*当ret小于0*/
{
perror("select");
exit(1);
}
if(ret == 0) /*当ret等于0*/
{
printf("Timeout./n");
}
else /*能够读到数据*/
if(FD_ISSET(buttons_fd,&rds)) /*??*/
{
/*读取键盘驱动发出的数据*/
/*key_value和键盘驱动中定义一致*/
int ret = read(buttons_fd,key_value,sizeof(key_value)); /*注意此处的ret和前面的ret有何不同*/
/*注意键盘设备读取的特点*/
/*对ret的处理*/
if(ret != sizeof(key_value)) /*没有接收够*/
{
if(errno != EAGAIN) /*???*/
perror("read buttons/n");
continue;
}
else /*正确接收,则打印到标准终端*/
{
for(i = 0;i < 4;i++) /*最开始定义的循环变量i*/
printf("K%d %s, key value = 0x%02x/n",i,(key_value[i] & 0x80) ? "released" : key_value[i] ? "pressed down" : "",key_value[i]);
/*这一连串的输出,要注意格式*/
}
}
}
/*关闭设备*/
close(buttons_fd);
return 0; /*主函数返回*/
}
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