linux字元驅動之poll機制按鍵驅動
阿新 • • 發佈：2019-02-07
在上一節中，我們講解了如何自動建立裝置節點，實現一箇中斷方式的按鍵驅動。雖然中斷式的驅動，效率是蠻高的，但是大家有沒有發現，應用程式的死迴圈裡的讀函式是一直在讀的；在實際的應用場所裡，有沒有那麼一種情況，偶爾有資料、偶爾沒有資料，答案當然是有的。我們理想當然的就會想到，當有資料的時候，我們才去讀它，沒資料的時候我們讀它幹啥？豈不浪費勞動力？
上一節文章連結：http://blog.csdn.net/lwj103862095/article/details/17511867
這一節裡，我們在中斷的基礎上新增poll機制來實現有資料的時候就去讀，沒資料的時候，自己規定一個時間，如果還沒有資料，就表示超時時間。
poll機制總結：（韋老師總結的，不是我總結的哦！）
1. poll > sys_poll > do_sys_poll >poll_initwait，poll_initwait函式註冊一下回調函式__pollwait，它就是我們的驅動程式執行poll_wait時，真正被呼叫的函式。
2. 接下來執行file->f_op->poll，即我們驅動程式裡自己實現的poll函式
它會呼叫poll_wait把自己掛入某個佇列，這個佇列也是我們的驅動自己定義的；
它還判斷一下裝置是否就緒。
3. 如果裝置未就緒，do_sys_poll裡會讓程序休眠一定時間
4. 程序被喚醒的條件有2：一是上面說的“一定時間”到了，二是被驅動程式喚醒。驅動程式發現條件就緒時，就把“某個佇列”上掛著的程序喚醒，這個佇列，就是前面通過poll_wait把本程序掛過去的佇列。
5. 如果驅動程式沒有去喚醒程序，那麼chedule_timeout(__timeou)超時後，會重複2、3動作，直到應用程式的poll呼叫傳入的時間到達。
問：這一節與上一節的在驅動裡添加了哪些內容？
答：僅僅添加了poll函式，該函式如下：
static unsigned int fourth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait) { unsigned int mask = 0; /* 該函式，只是將程序掛在button_waitq佇列上，而不是立即休眠 */ poll_wait(file, &button_waitq, wait); /* 當沒有按鍵按下時，即不會進入按鍵中斷處理函式，此時ev_press = 0 * 當按鍵按下時，就會進入按鍵中斷處理函式，此時ev_press被設定為1 */ if(ev_press) { mask |= POLLIN | POLLRDNORM; /* 表示有資料可讀 */ } /* 如果有按鍵按下時，mask |= POLLIN | POLLRDNORM,否則mask = 0 */ return mask; }
詳細請參考驅動原始碼：
#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
/* 定義並初始化等待佇列頭 */
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;
/* 鍵值: 按下時, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 */
/* 鍵值: 鬆開時, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84 */
static unsigned char key_val;
int major;
/* 使用者中斷處理函式 */
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)
{
/* 鬆開 */
key_val = 0x80 | (pindesc->key_val);
}
else
{
/* 按下 */
key_val = pindesc->key_val;
}
ev_press = 1; /* 表示中斷已經發生 */
wake_up_interruptible(&button_waitq); /* 喚醒休眠的程序 */
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為相應的外部中斷引腳
* IRQT_BOTHEDGE應該改為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;
/* 當沒有按鍵按下時，休眠。
* 即ev_press = 0;
* 當有按鍵按下時，發生中斷，在中斷處理函式會喚醒
* 即ev_press = 1;
* 喚醒後，接著繼續將資料通過copy_to_user函式傳遞給應用程式
*/
wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
copy_to_user(user, &key_val, 1);
/* 將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;
/* 該函式，只是將程序掛在button_waitq佇列上，而不是立即休眠 */
poll_wait(file, &button_waitq, wait);
/* 當沒有按鍵按下時，即不會進入按鍵中斷處理函式，此時ev_press = 0
* 當按鍵按下時，就會進入按鍵中斷處理函式，此時ev_press被設定為1
*/
if(ev_press)
{
mask |= POLLIN | POLLRDNORM; /* 表示有資料可讀 */
}
/* 如果有按鍵按下時，mask |= POLLIN | POLLRDNORM,否則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,
};
/* 驅動入口函式 */
static int fourth_drv_init(void)
{
/* 主裝置號設定為0表示由系統自動分配主裝置號 */
major = register_chrdev(0, "fourth_drv", &fourth_drv_fops);
/* 建立fourthdrv類 */
fourthdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "fourthdrv");
/* 在fourthdrv類下建立buttons裝置，供應用程式開啟裝置*/
fourthdrv_device = device_create(fourthdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons");
return 0;
}
/* 驅動出口函式 */
static void fourth_drv_exit(void)
{
unregister_chrdev(major, "fourth_drv");
device_unregister(fourthdrv_device); //解除安裝類下的裝置
class_destroy(fourthdrv_class); //解除安裝類
}
module_init(fourth_drv_init); //用於修飾入口函式
module_exit(fourth_drv_exit); //用於修飾出口函式
MODULE_AUTHOR("LWJ");
MODULE_DESCRIPTION("Just for Demon");
MODULE_LICENSE("GPL"); //遵循GPL協議
應用測試原始碼：
#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函式返回0時，表示5s時間到了，而這段時間裡，沒有事件發生"資料可讀"
*/
ret = poll(&fds,1,5000);
if(ret == 0)
{
printf("time out\n");
}
else /* 如果沒有超時，則讀出按鍵值 */
{
read(fd,&key_val,1);
printf("key_val = 0x%x\n",key_val);
}
}
return 0;
}
測試步驟：
[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]由測試結果可以看出，當按鍵沒有被按下時，5秒之後，會顯示出time out，表示時間已到，在這5秒時間裡，沒有按鍵被按下，即沒有資料可讀，當按鍵按下時，立即打印出按下的按鍵；同時，fourth_test程序，也幾乎不佔用CPU的利用率。