蜕变成蝶~Linux设备驱动之按键设备驱动

在上述的驱动系列博客中，我们已经了解了关于阻塞和非阻塞、异步通知、轮询、内存和I/O口访问、并发控制等知识，按键设备驱动相对来说是比较简单的，本章内容可以加深我们对字符设备驱动架构、阻塞与非阻塞、中断定时器等相关知识的理解。在嵌入式的系统中，按键的硬件原理简单，就是通过一个上拉电阻将处理器的外部中断引脚拉高，电阻的另一端接按钮并接地就可以实现。

1.按键的确认流程如下

2 按键驱动中的有关数据结构

2.1 按键设备结构体以及定时器

#define MAX KEY BUF 16 // 键缓冲区大小                                   typedef unsigned char KEY RET;  //设备结构体：typedef struct{                                   unsigned int keyStatus[KEY NUM]; //4个 键的 键状态     KEY RET buf[MAX KEY BUF]; // 键缓冲区     unsigned int head, tail; // 键缓冲区头和尾     wait queue head t wq; //等待队列     struct cdev cdev;      //cdev 结构体   } KEY DEV;  static struct timer list key timer[KEY NUM];//4个 键去抖定时器

2.2 按键硬件资源、键值信息结构体

static struct key info {       int irq no;      //中断号                  unsigned int gpio port; //GPIO端口  int key no;     //键值 } key info tab [4] = {   /* 键所使用的CPU 资源*/ {  IRQ EINT10, GPIO G2, 1  } ,  {   IRQ EINT13, GPIO G5, 2  } ,  {   IRQ EINT14, GPIO G6, 3  } ,  {   IRQ EINT15, GPIO G7, 4  } , };

2.3 按键设备驱动文件操作结构体

static struct file operations s3c2410 key fops = {  owner: THIS MODULE,  open: s3c2410 key open,  //启动设备  release: s3c2410 key release,  //关闭设备  read: s3c2410 key read,  //读取 键的键值 };

3 按键设备的模块加载和卸载函数

3.1 加载函数

static int    init s3c2410 key init (void) {   ...//申请设备号，添加cdev   request irqs(); //注册中断函数   keydev .head = keydev .tail = 0; //初始化结构体   for (i = 0; i < KEY NUM; i++)     keydev.keyStatus[i] = KEYSTATUS UP;   init waitqueue head (&(keydev .wq)); //等待队列  //初始化定时器，实现软件的去抖动  for (i = 0; i < KEY NUM; i++)    setup timer (&key timer[i], key timer handler, i);  //把 键的序号作为传入定时器处理函数的参数 }

3.2 卸载函数

static void     exit s3c2410 key exit (void) {  free irqs(); //注销中断  ...//释放设备号，删除cdev }

3.3 中断申请函数

/*申请系统中断，中断方式为下降沿触发*/static int request irqs(void) {                  struct key info *k;   int i;                            for (i= 0; i < sizeof(key info tab) / sizeof(key info tab [1]); i++)   {                k = key info tab + i;          set external irq (k->irq no, EXT LOWLEVEL, GPIO PULLUP DIS);                 //设置低电平触发                          if   (request irq (k->irq no,  &buttons irq,  SA INTERRUPT, 
DEVICE NAME,      i))  //申请中断，将 键序号作为参数传入中断服务程序    {      return  - 1;    }  }  return 0; }

3.4 中断释放函数

/*释放中断*/static void free irqs(void) {               struct key info *k;   int i;                          for (i= 0; i < sizeof(key info tab) / sizeof(key info tab [1]); i++)   {                 k = key info tab + i;            free irq (k->irq no, buttons irq); //释放中断  } }

4 按键设备驱动中断和定时器处理程序

在按键按下之后，将发生中断，在中断处理程序中，应该先关闭中断进去查询模式，延时以消抖如下中断处理过程只有顶半部，没有底半部。

4.1 中断处理程序

static void s3c2410 eint key (int irq, void *dev id, struct pt regs *reg) {  int key = dev id;  disable irq (key info tab [key].irq no); //关中断，转入查询 式                                     keydev.keyStatus[key] = KEYSTATUS DOWNX;//状态为按下  key timer [key].expires == jiffies + KEY TIMER DELAY1;//延迟  add timer (&key timer[key]); //启动定时器 }

4.2 定时器处理流程

按键按下时，该按键将记录字啊缓冲区，同时定时器启动延时，每次记录新的键值时，等待队列被唤醒，其代码如下。

//按键设备驱动的定时器处理函数static void key timer handler (unsigned long data) {   int key = data;   if (ISKEY DOWN (key))   {     if (keydev.keyStatus[key] == KEYSTATUS DOWNX)     //从中断进入     {       keydev .keyStatus[key] = KEYSTATUS DOWN;      key timer[key].expires == jiffies + KEY TIMER DELAY; //延迟      keyEvent ();  //记录键值，唤醒等待队列      add timer(&key timer [key]);    }    else   {      key timer[key].expires == jiffies + KEY TIMER DELAY; //延迟      add timer(&key timer [key]);    }  }  else       //键已抬起  {    keydev.keyStatus[key] = KEYSTATUS UP;      enable irq (key info tab [key].irq no);  }

5 打开和释放函数

这里主要是设置keydev.head和keydev.tail还有按键事件函数指针keyEvent的值，按键设备驱动的打开、释放函数如下：

static int s3c2410 key open (struct inode *inode, struct file *filp) {   keydev .head = keydev .tail = 0; //清空 键动作缓冲区   keyEvent = keyEvent raw; //函数指针指向 键处理函数keyEvent raw   return 0; }                      static int s3c2410 key release (struct inode *inode, struct file *filp) {  keyEvent = keyEvent dummy; //函数指针指向空函数  return 0；}

6 读函数

读函数主要是提供对按键设备结构体缓冲区的读并复制到用户空间，当keydev.head != keydev.tail时，说明缓冲区有数据，使用copy_to_user()函数拷贝到用户空间，反之根据用户空间是阻塞还是非阻塞读分为以下两种情况：

非阻塞读：没有按键缓存，直接返回- EAGAIN；
阻塞读：在keydev.wq等待队列上睡眠，直到有按键记录到缓冲区后被唤醒。

//按键设备驱动的读函数 static ssize t s3c2410 key read (struct file *filp,char *buf,ssize t count, loff t*ppos){   retry: if (keydev.head != keydev .tail)   //当前循环队列中有数据   {     key ret = keyRead (); //读取按键     copy to user(..); //把数据从内核空间传送到用户空间   }  else {    if (filp->f flags &O NONBLOCK)    //若用户采用非阻塞方式读取    {      return  - EAGAIN;    }    interruptible sleep on (&(keydev .wq));      //用户采用阻塞方式读取，调用该函数使进程睡眠    goto retry;  }  return 0; }