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标题: linux字符驱动之poll机制按键驱动 [打印本页]

作者: ulppknot    时间: 2020-4-15 10:24
标题: linux字符驱动之poll机制按键驱动

3 Z* j% S( y# N在上一节中,我们讲解了如何自动创建设备节点,实现一个中断方式的按键驱动。虽然中断式的驱动,效率是蛮高的,但是大家有没有发现,应用程序的死循环里的读函数是一直在读的;在实际的应用场所里,有没有那么一种情况,偶尔有数据、偶尔没有数据,答案当然是有的。我们理想当然的就会想到,当有数据的时候,我们才去读它,没数据的时候我们读它干啥?岂不浪费劳动力?- f4 g* g9 u# d, T0 U% c

; i5 |( G# n" Q; ?! z% y/ V这一节里,我们在中断的基础上添加poll机制来实现有数据的时候就去读,没数据的时候,自己规定一个时间,如果还没有数据,就表示超时时间。
9 W8 H9 l7 o$ v8 c) h5 f' u
1 Q( b) I6 ]+ R$ k" J! y$ o3 U* S" x4 r3 s; r  A3 l
poll机制总结:(韦老师总结的,不是我总结的哦!)/ G0 c8 g4 f/ y- {) E  [
* P* K' n9 j$ N9 Z
1. poll > sys_poll > do_sys_poll >poll_initwait,poll_initwait函数注册一下回调函数__pollwait,它就是我们的驱动程序执行poll_wait时,真正被调用的函数。
. U. A0 R2 P0 X" x" O0 r- D2 |0 b4 i' H; F9 h
2. 接下来执行file->f_op->poll,即我们驱动程序里自己实现的poll函数; r; Z2 c$ ^" a9 X8 q4 D
/ v0 S+ k! ~4 s  T, W: L& d
   它会调用poll_wait把自己挂入某个队列,这个队列也是我们的驱动自己定义的;
* Q1 S8 Q* V* S1 ?' ^3 F1 q
) Y2 U7 q- ^: n' C   它还判断一下设备是否就绪。
: ]2 T( M* ]$ Q
- r1 `+ `, U' ]* J3. 如果设备未就绪,do_sys_poll里会让进程休眠一定时间- ^5 B. G' w9 v+ O! m/ ^

5 I, g, a2 O6 ?& a2 @4 A  a4. 进程被唤醒的条件有2:一是上面说的“一定时间”到了,二是被驱动程序唤醒。驱动程序发现条件就绪时,就把“某个队列”上挂着的进程唤醒,这个队列,就是前面通过poll_wait把本进程挂过去的队列。& N4 U8 t  W7 F1 i$ i* I8 A

0 d2 D+ @* L# J5. 如果驱动程序没有去唤醒进程,那么chedule_timeout(__timeou)超时后,会重复2、3动作,直到应用程序的poll调用传入的时间到达。7 F- _# ~% e/ y; @

* v3 n. e' ^) e1 a# {, c, s
( E, g4 k- B3 ?: z( ?+ ]
; ^, n5 O7 ^3 j, v2 B( i问:这一节与上一节的在驱动里添加了哪些内容?1 W2 Y3 }) A2 k0 {& K- ^
2 p6 ?! k6 M  Y: U# ~; T+ G  c
答:仅仅添加了poll函数,该函数如下:1 L( x. ]( F# U2 \" u
9 v/ P  X2 i/ G) I9 I
5 Y2 Z+ X/ a% b9 r3 a; N% Y" z4 C- m
static unsigned int fourth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait)4 k) X( \, o7 R7 h4 R; x# l
{
* B8 W4 m- o0 e( E( n" H) B3 k! L/ N: Y        unsigned int mask = 0;
% {" _  a; E3 o' O, A
9 H- ^: B! I' T) ]        /* 该函数,只是将进程挂在button_waitq队列上,而不是立即休眠 */
) W; _3 f& Q& N  m- D  Z' a& i        poll_wait(file, &button_waitq, wait);
8 f3 }3 l" J4 N2 U 2 T7 a6 b7 Y( Z9 z% g, v
        /* 当没有按键按下时,即不会进入按键中断处理函数,此时ev_press = 0 : I( b# b* ~! _" {
         * 当按键按下时,就会进入按键中断处理函数,此时ev_press被设置为1( S' Q8 d# H' [6 a3 f% t
         */
+ C- }- q3 r4 Z        if(ev_press)( ?5 V  `- a, M/ I! y
        {
8 q) y0 ~( u' _5 l1 s& P                mask |= POLLIN | POLLRDNORM;  /* 表示有数据可读 */
- o' {' T/ T! f0 j        }
+ H* w# Y  C" Z) L. k
/ M, U8 d; w% E. u! K# m        /* 如果有按键按下时,mask |= POLLIN | POLLRDNORM,否则mask = 0 */
3 p1 G" W5 ?; R2 \; K6 m, X        return mask;  
% G: V$ A1 d. F1 {+ ]9 L- E! ?4 U}
& p* Y0 r' [+ Y0 w4 \% f' b
! N+ _4 H9 k; @* ]: Z0 H详细请参考驱动源码:
3 u! F5 c6 Q& @+ ]- Z, h
8 [0 F! S% a! m3 R#include <linux/kernel.h>( N: Z) A3 a) h- j1 ]3 G. x
#include <linux/fs.h>: L9 q4 H( o$ v5 F& X0 h' T0 e
#include <linux/init.h>9 Q& z- J# A7 r& b  P
#include <linux/delay.h>& c) E4 Q2 D% L' V
#include <linux/irq.h>
3 F( A5 ^* S8 S- @2 X#include <asm/uaccess.h>
* T! |1 F& U# G  W#include <asm/irq.h>/ P3 N" [9 b0 W: l  y
#include <asm/io.h>
4 Q! m0 K) H2 P: v#include <linux/module.h>
' N4 e! Z. ?4 K* t, O6 r#include <linux/device.h>                 //class_create4 J. ]$ f8 j; W% j. x; F7 _! Z
#include <mach/regs-gpio.h>                //S3C2410_GPF1$ o5 Z/ m" t) C( ~( {
//#include <asm/arch/regs-gpio.h>  * H: k1 K, P8 I2 {9 E! h% n3 C
#include <mach/hardware.h>
0 v2 b8 q8 [7 k7 r5 O6 K) ^  K//#include <asm/hardware.h>/ \2 x9 e  ], I' O4 b, c: c
#include <linux/interrupt.h>  //wait_event_interruptible
& I' O4 K5 \4 j* J* f' |; b) z3 n#include <linux/poll.h>   //poll5 a: p* Z0 K# `# g

* x- K: }8 F9 ?9 w+ G ( k, G& b. J7 U
/* 定义并初始化等待队列头 */( |8 f1 w5 S" _
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);
6 W: M% W: c' K4 ]. g, c. Z 9 R2 d. n9 ?1 J$ p
4 L2 G# }) f; [0 j- |4 `8 i
static struct class *fourthdrv_class;7 H  C$ `5 `9 g: U1 _' U. |
static struct device *fourthdrv_device;; _' K) ~; l& O: m' x" ~5 p
2 U& c1 v: b; o- y
static struct pin_desc{7 O" B) E% W0 a& e2 T' q
        unsigned int pin;; ^2 j9 m5 W: a" B5 {1 q
        unsigned int key_val;
2 f! V5 F) R* G};: q, J# H8 Y9 r/ t
+ w& J6 k8 n5 b9 d+ J
static struct pin_desc pins_desc[4] = {8 O( c0 d6 {3 H: t% I7 B
                {S3C2410_GPF1,0x01},; S5 K" o  F4 ?. T$ x1 e1 ?. ?
                {S3C2410_GPF4,0x02},
/ G. i2 R  m% F) R, G9 _2 g  b                {S3C2410_GPF2,0x03},9 c" N; H( D6 C1 b: U
                {S3C2410_GPF0,0x04},/ y" {$ W: r) H& g
};
$ A# K) ~" E) Y: u: e2 Y
) C1 ~6 S: d$ t( l; p* P$ dstatic int ev_press = 0;
; A! o9 J4 q, R: B7 G ) ^0 T$ z/ E# [% T
/* 键值: 按下时, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 */
4 `9 b, d) n( l) R/* 键值: 松开时, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84 */
5 \! }# t4 i2 \& d* ~static unsigned char key_val;7 q$ }9 r/ Q( ?5 `: r8 Y
int major;" j+ w' U" s- h

& X; z' H7 ?1 _/* 用户中断处理函数 */
. `! Z  K' @9 V7 r+ ?& b; Qstatic irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
4 u3 ?! G7 d2 j  _% B. ]{
  a9 [8 s! G. C$ O        struct pin_desc *pindesc = (struct pin_desc *)dev_id;
- j- q( e# c, q* Z2 _        unsigned int pinval;
$ F! z1 z9 [1 l( g) Z        pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);
5 x2 H( I$ Q4 I- ] / V3 J8 a: E, w2 E: ~' D
        if(pinval)
  z( z+ D2 X! [; G        {, D' T5 p9 K- U: _  n& \# v
                /* 松开 */
4 z! k3 Y! n& s5 I4 m                key_val = 0x80 | (pindesc->key_val);
" l; i9 W3 F3 N- y' q, Y2 u        }# w( `  O* b5 O; C5 m0 E% k  p8 T
        else+ S0 ?5 r; H: l/ M8 L
        {& x, i# u7 w" ]2 \
                /* 按下 */
0 t# R6 w3 {: ~! a1 _% @2 b                key_val = pindesc->key_val;
6 S' V! {$ Q% B( q3 z; ]1 r        }
4 `3 _$ S( H6 ]- S. S0 }4 n
9 i$ m9 B% }) K7 I        ev_press = 1;                                                         /* 表示中断已经发生 */* H" E; }5 q' k+ k
         wake_up_interruptible(&button_waitq);   /* 唤醒休眠的进程 */
: S( U: ?; K7 M, y2 W; ]$ r        return IRQ_HANDLED;; u/ t5 K# ^1 Z% `' D/ L
}1 O& P: C$ f8 i" K+ n
static int fourth_drv_open(struct inode * inode, struct file * filp)
! E4 l/ t# q* }( ]* u{
; I5 E. X  R3 w9 U& B( x  E        /*  K1 ---- EINT1,K2 ---- EINT4,K3 ---- EINT2,K4 ---- EINT0! `7 M* v4 J8 c" `4 d# v& z+ n5 Q1 Y
           *  配置GPF1、GPF4、GPF2、GPF0为相应的外部中断引脚
( u9 Z6 R6 `% f9 L4 U1 I" k: Y           *  IRQT_BOTHEDGE应该改为IRQ_TYPE_EDGE_BOTH
* I/ A: X* m, z! J9 x         */! G. Z; v- ]( Y! i" Y5 P% @8 }
        request_irq(IRQ_EINT1, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K1",&pins_desc[0]);
+ U3 J  E( R7 V( l+ Z        request_irq(IRQ_EINT4, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K2",&pins_desc[1]);! y; f- ]7 Q" S9 @. T" Z. |
        request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K3",&pins_desc[2]);
: n0 t3 Z1 U6 j6 P  d; U        request_irq(IRQ_EINT0, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K4",&pins_desc[3]);
( J" i" M3 U8 B  d        return 0;
  e4 ]8 ~, M/ m1 v% d  h}
8 E9 z; m3 V0 J; ~5 t$ d
3 H( x; L( l' i* Lstatic ssize_t fourth_drv_read(struct file *file, char __user *user, size_t size,loff_t *ppos)2 ?  N9 H& L( Y0 b
{+ |( Q; R4 H2 |2 P
        if (size != 1)4 Q+ @. n, D' n  y0 r2 Q
                        return -EINVAL;
  h# B6 W: V7 b        ' m0 d! C5 M* g& S# a$ W- {
        /* 当没有按键按下时,休眠。
; [6 z. c& O, |& R) F6 X6 x- @         * 即ev_press = 0;
5 o3 r0 D& N4 C/ a1 i         * 当有按键按下时,发生中断,在中断处理函数会唤醒: k. p9 i6 T, y* v
         * 即ev_press = 1;
' T( ]  n4 @4 \) I         * 唤醒后,接着继续将数据通过copy_to_user函数传递给应用程序
9 f6 x1 R2 R8 t0 ]         */7 f$ `; c7 }" L9 s3 _
        wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);1 d& e) ]/ Q) x7 S
        copy_to_user(user, &key_val, 1);
( U( G. j  h; U( k! [2 ]        
. i$ i& @. N* W% M" a9 `5 r        /* 将ev_press清零 */0 }' L1 X2 o9 [* x' A' C0 R3 Y
        ev_press = 0;) R) S! ]. ^+ X. o
        return 1;        
# a& z( v- f7 |0 `}
: Y0 l: F% F1 N& ?5 @- J8 l+ ~ 8 g, C) o6 c* K& A$ q
static int fourth_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)
8 @% d& G" {& M7 S{
3 m/ P4 ]* t- ^! j$ n2 g        free_irq(IRQ_EINT1,&pins_desc[0]);
- w3 y; R5 ^; O$ S7 D# m. G, \        free_irq(IRQ_EINT4,&pins_desc[1]);' W1 }+ w+ d7 b" ~4 `
        free_irq(IRQ_EINT2,&pins_desc[2]);% S* N: h- R8 y8 H  V. O' v* ^4 j
        free_irq(IRQ_EINT0,&pins_desc[3]);- Z9 \: u5 C0 R% M# ?. c- `# g1 Y0 b0 V
        return 0;
2 b  F1 L8 r; J3 L- S8 `3 y}& {* g+ j4 y* U$ K3 p3 }

5 ~8 q8 X* P1 U' s* ~static unsigned int fourth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait)- b1 {5 t8 F0 ^! L& ^% F: d- w0 A
{
0 h9 Z& Z8 I( ?9 M6 o. |! m        unsigned int mask = 0;* x3 Z+ b5 o* h9 x0 {* q
: C: o  S1 X" S2 X
        /* 该函数,只是将进程挂在button_waitq队列上,而不是立即休眠 */5 y* b  n5 j8 c& E3 i
        poll_wait(file, &button_waitq, wait);
# k* @# A$ w7 ~  u. l, ^, v 3 Q% U8 T% m' C; ~; r" l$ A* h1 ]& E/ ~( I
        /* 当没有按键按下时,即不会进入按键中断处理函数,此时ev_press = 0
% ~- b5 R% j+ p5 Z         * 当按键按下时,就会进入按键中断处理函数,此时ev_press被设置为15 \& M8 l5 g9 m
         */; ]' K; M% Z4 d0 M+ \
        if(ev_press)
0 z1 D2 {- c& V5 V5 w( b        {! H4 Z9 Q. g/ V0 q0 Y5 B" n: o1 X
                mask |= POLLIN | POLLRDNORM;  /* 表示有数据可读 */
/ r& @9 o/ W; }! P( `        }
) S5 ^* J1 M* @8 b2 j' X
# l& |  C. M6 O        /* 如果有按键按下时,mask |= POLLIN | POLLRDNORM,否则mask = 0 */( i( i, d9 o  W) |$ ?4 z, X
        return mask;  / f8 H9 D& X) A: X1 {7 p
}8 e: r/ p% F( `0 P
6 A* m5 j: K  S; j2 f7 r

2 O3 Q0 K. R0 ^7 M6 Z' e& g$ O; X" Q/* File operations struct for character device */
( o$ X% ^) \+ l2 z+ G3 ]) {static const struct file_operations fourth_drv_fops = {
9 i3 b$ f- L$ c* n; D" ^        .owner                = THIS_MODULE,* _/ d7 R' u. a* m1 T+ w. j
        .open                = fourth_drv_open,
! B4 C; J8 E1 }+ ^+ l4 h$ @        .read                = fourth_drv_read,
8 k0 X) B- D* z8 f5 {2 h        .release    = fourth_drv_close,
5 _  }2 g- X( N+ u7 r3 m  B        .poll       = fourth_drv_poll,) [1 i  n" z# W* O3 ]( l3 u. k
};6 a; g7 V3 u6 K
! n( A  g! _9 X- y2 m0 K
6 ?2 @, }( T" _5 R6 G
/* 驱动入口函数 *// J$ d6 Y& K' ]6 s" i/ {: v9 d
static int fourth_drv_init(void)
# y& s$ T- C' Y1 T( u{! I7 I+ P* u  L" l$ {! x& U( ]
        /* 主设备号设置为0表示由系统自动分配主设备号 */# V9 p+ B. _# ]) a+ s9 a
        major = register_chrdev(0, "fourth_drv", &fourth_drv_fops);
6 L9 u" ^+ n! _. q 4 D+ `8 B; {. F2 U9 J  @8 X
        /* 创建fourthdrv类 */
6 m/ [0 P0 L! K3 ]% ?        fourthdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "fourthdrv");: z  N: Z3 ^9 _1 F( y( Q, Z7 i

6 i; Y+ n! P, U+ Z" h) R9 M' P        /* 在fourthdrv类下创建buttons设备,供应用程序打开设备*/2 {( u3 R  u4 N) Y9 n6 H
        fourthdrv_device = device_create(fourthdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons");( f, J1 |& W0 n0 P/ B) H) X, j

9 a, z4 s* A: ]& N, u0 ]# [- }        return 0;" _4 ]# j* {9 B: E( X+ E
}
: @* |) J" W' U6 ~8 H# Y
0 K- _, w8 c! U! K/* 驱动出口函数 */$ E7 E6 `  d5 S# X0 O/ F9 H, J! ?
static void fourth_drv_exit(void)% i  r, g4 r3 j9 {$ [! |: e
{* s6 i: O. ?6 @( y
        unregister_chrdev(major, "fourth_drv");
$ n2 Y1 z7 I% o# Z& n# [/ Y. Q( m        device_unregister(fourthdrv_device);  //卸载类下的设备
  q9 _; P9 M/ v8 f        class_destroy(fourthdrv_class);                //卸载类
3 r: A% Q' n! ?/ V' k4 {, s  I}
; ~/ n, i9 F4 V' u5 A
0 F0 c) q3 F% a6 ^$ C) c( smodule_init(fourth_drv_init);  //用于修饰入口函数
, H; W7 P' t7 ]7 d9 ?module_exit(fourth_drv_exit);  //用于修饰出口函数        5 L5 ^3 @& P# q: C- U
2 D3 Z* @. b' Z" U. S( T
MODULE_AUTHOR("LWJ");
* j: ]! P6 F1 }3 @9 |  gMODULE_DESCRIPTION("Just for Demon");
- s; ~% K4 ~7 v1 o$ GMODULE_LICENSE("GPL");  //遵循GPL协议
# @+ j, F4 m% t/ R. [+ x7 d- z, _* ]4 i
应用测试源码:6 p* a. ?9 Y9 b
# A' z$ N1 F' z( s
#include <stdio.h>
, k  u: b; D3 z- A#include <sys/types.h>
7 p( b) l3 u9 u1 e4 j/ j$ K#include <sys/stat.h>. p$ E) G4 `. M3 U% d6 W
#include <fcntl.h>
4 Q( d; r( \8 ~4 J, r#include <unistd.h># `1 [# R/ |: {7 f% V
#include <poll.h>
+ O" {8 L! e  o 9 h6 M4 p( o7 }& i. H9 O
/* fourth_test
/ N: C, C2 }. U5 j) A; G0 W7 K/ t */
+ m% Y2 o, u; b1 k: |. dint main(int argc ,char *argv[])
) \5 C" V5 T% z- E
3 U: s  K5 j% }6 M$ X+ p{
2 _1 r* m! a8 m' \: Q0 Q  D7 S        int fd;
8 s% X* H/ w1 g0 Q4 v! C        unsigned char key_val;9 ^5 I! Z4 i4 K1 d/ h( J& q+ K6 O
        struct pollfd fds;, f8 w- a/ e3 Y5 y
        int ret;
+ Y. A3 C& v7 y7 B1 `" d8 X5 E3 N 3 R" @2 z+ @8 C" s
        fd = open("/dev/buttons",O_RDWR);
8 P1 g8 p; ~: n# G        if (fd < 0)* t& o7 [# K' G3 Q/ F& d& h
        {
, p9 f5 C, ^1 U8 T! z. ?* C                printf("open error\n");
! g4 z9 }  u: p* k8 {1 ^$ h        }9 _9 @0 D6 e+ @- i
        fds.fd = fd;* ~) c/ Z+ k. E1 G- f0 {
        fds.events = POLLIN;
4 {9 Z1 T& j& }) {; p# X, j        while(1)
0 s4 ]0 }& t' k  W( B5 d        {) x" {3 i3 ?7 Y: U/ A1 M) ~7 Z
                /* A value of 0 indicates  that the call timed out and no file descriptors were ready
8 D- c8 |6 s; b. _. T- z/ n2 K/ C                 * poll函数返回0时,表示5s时间到了,而这段时间里,没有事件发生"数据可读"( t& ~- h( h. p" L+ a/ Q& n
                 */" l9 |2 H3 X! v5 f* v6 O, f2 \
                ret = poll(&fds,1,5000);
' ~0 s3 ^1 i8 c6 ~: R                if(ret == 0)) q  P& f) i% m/ L# v: U# q
                {
% O. M2 q& ^* b, Q) _                        printf("time out\n");
2 s: d  S- q# z- ^8 v, d                }& @3 k2 Z% a" y, t5 x2 v
                else        /* 如果没有超时,则读出按键值 */+ @4 C3 Q& o' P( x, c! T
                {0 P( f5 o; v$ Q9 ~
                        read(fd,&key_val,1);
4 z6 f! W0 a. r+ F7 m! M! J                        printf("key_val = 0x%x\n",key_val);
7 T+ E' Y$ `6 |$ g5 o" Z2 Z; J                }         3 P# w# z8 _; y: S
        }
+ e) q) x4 R% a3 o, \        return 0;
/ H; H2 U9 |% u+ ?0 n2 |9 a0 c9 X2 h}: j# l, r. u2 |, b# s5 K

  R5 |- K/ Y5 T# F5 Z& N测试步骤:
5 E$ c' S' F8 f) u/ m) I* S* t4 {- V' m
[WJ2440]# ls  R# J0 D' x8 Z; D/ p
Qt             etc            lib            sbin           third_test
; E' n0 e& z- y% s& f5 Y+ vTQLedtest      first_drv.ko   linuxrc        sddisk         tmp4 E' p) ~0 L) W$ ~. H
app_test       first_test     mnt            second_drv.ko  udisk
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[WJ2440]# lsmod$ k8 s0 ^5 R7 V& ?; @7 ]6 i
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CPU:  0.1% usr  0.7% sys  0.0% nic 99.0% idle  0.0% io  0.0% irq  0.0% sirq
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  637   589 root     R     2092  3.4   0  0.7 top
2 `. t) w* {5 A3 m  589     1 root     S     2092  3.4   0  0.0 -/bin/sh
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  590     1 root     S     2088  3.4   0  0.0 /usr/sbin/telnetd -l /bin/login. x4 F- L8 @! j* y, ?
  587     1 root     S     1508  2.5   0  0.0 EmbedSky_wdg# F- x* ]! ?; v1 g2 I
  636   589 root     S     1432  2.3   0  0.0 ./fourth_test
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& L. o! j; s4 ^# S, D* ]  `    5     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [khelper], B3 M* p1 z# ]1 ~2 q$ F  k% F
  329     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [nfsiod]$ x6 G8 l6 T/ N! X5 I0 w, E1 p
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5 W; r# m4 d4 {1 W+ X: Q3 I7 l由测试结果可以看出,当按键没有被按下时,5秒之后,会显示出time out,表示时间已到,在这5秒时间里,没有按键被按下,即没有数据可读,当按键按下时,立即打印出按下的按键;同时,fourth_test进程,也几乎不占用CPU的利用率。
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作者: ExxNEN    时间: 2020-4-15 18:54
linux字符驱动之poll机制按键驱动




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