字符设备驱动程序开发之基于中断的按键驱动加去抖动

中断实现原理分析





实现程序如下所示：

#include <linux/module.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/fs.h>

#include <linux/init.h>

#include <linux/delay.h>

#include <linux/poll.h>

#include <linux/irq.h>

#include <asm/irq.h>

#include <linux/interrupt.h>

#include <asm/uaccess.h>

#include <mach/regs-gpio.h>

#include <mach/hardware.h>

#include <linux/platform_device.h>

#include <linux/cdev.h>

#include <linux/sched.h>

#include <linux/gpio.h>

#include <linux/device.h>

#define DEVICE_NAME "buttons" //加载模式后，执行”cat /proc/devices”命令看到的设备名称

/*定义主设备号*/

int button_major;

/*中断标识变量，配合上面的队列使用，中断服务程序会把它设置为1，read 函数会把它清零*/

static volatile int ev_press = 0;

/*开发板上按键的状态变量，注意这里是'0'，对应的ASCII 码为30*/

static volatile char key_values[] = {'0', '0', '0', '0', '0', '0'};

/*定义按键三种状态*/

#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

/*定义按键的个数*/

#define KEY_COUNT 6

static volatile int key_status[KEY_COUNT]; //记录 6 个按键的状态

/*定义 6 个按键去抖动定时器*/

static struct timer_list key_timers[KEY_COUNT];

/*HZ表示1s内时钟的滴答数*/

#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

/*定义并初始化等待队列*/

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);

/*

*定义中断所用的结构体

*/

struct button_irq_desc {

int irq; //按键对应的中断号

int pin; //按键所对应的GPIO 端口

int pin_setting; //按键对应的引脚描述

int number; //定义键值，以传递给应用层/用户态

char *name; //每个按键的名称

};

/*

*结构体实体定义

*/

static struct button_irq_desc button_irqs[]={

{IRQ_EINT8 , S3C2410_GPG(0) , S3C2410_GPG0_EINT8 , 0, "KEY0"},

{IRQ_EINT11, S3C2410_GPG(3) , S3C2410_GPG0_EINT8 , 1, "KEY1"},

{IRQ_EINT13, S3C2410_GPG(5) , S3C2410_GPG0_EINT8 , 2, "KEY2"},

{IRQ_EINT14, S3C2410_GPG(6) , S3C2410_GPG0_EINT8 , 3, "KEY3"},

{IRQ_EINT15, S3C2410_GPG(7) , S3C2410_GPG0_EINT8 , 4, "KEY4"},

{IRQ_EINT19, S3C2410_GPG(11) , S3C2410_GPG0_EINT8 , 5, "KEY5"},

};

/*创建类和设备,以使设备加载时自动创建设备节点*/

static struct class *button_class;

static struct device *button_class_dev;

/*

*按键驱动的中断服务程序

*/

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,延时时间到后启动定时器服务程序*/

key_timers[key].expires = jiffies + KEY_TIMER_DELAY1;

add_timer(&key_timers[key]);

}

return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);/*正确的中断*/

}

/*

*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

*/

static void buttons_timer(unsigned long 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 down = !s3c2410_gpio_getpin(button_irqs[key].pin);

/*状态改变，按键被按下，从这句可以看出，当按键没有被按下的时候，寄存器的值为1(上拉)，当按

键被按下的时候，寄存器对应的值为0*/

if (down != (key_values[button_irqs[key].number] & 1)) { // Changed

/*如果key1 被按下，则key_value[0]就变为'1'，对应的ASCII 码为31，其它按键类似*/

key_values[button_irqs[key].number] = '0' + down;

/*设置中断标志为1*/

ev_press = 1;

/*唤醒等待队列*/

wake_up_interruptible(&button_waitq);

}

/*如果按下*/

if (down = 1) {

if(key_status[key] == KEY_UNCERTAIN) {

//标识当前按键状态为按下

key_status[key] = KEY_DOWN;

}

/*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{ //按键抬起

//标识当前按键状态为抬起

key_status[key] = KEY_UP;

//enable_irq(button_irqs[key].irq);

}

}

/*

*在应用程序执行open("/dev/buttons",…)时会调用到此函数，在这里，它的作用主要是注册6 个按键的中断。

*/

static int button_open(struct inode *inode, struct file *file)

{

int i;

int err = 0;

for (i = 0; i < KEY_COUNT ; i++) {

/*设备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*/

err = request_irq(button_irqs[i].irq, buttons_interrupt, IRQF_DISABLED,

button_irqs[i].name, (void *)i);

if(err) break;

/*初始化6个按键的状态为抬起*/

key_status[i] = KEY_UP;

/*初始化延时定时器*/

setup_timer(&key_timers[i], buttons_timer, i);

}

if (err) { /*如果出错，释放已经注册的中断，并返回*/

i--;

for (; i >= 0; i--) {

disable_irq(button_irqs[i].irq);

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

}

return -EBUSY;

}

/*注册成功，则中断队列标记为1，表示可以通过read 读取*/

//ev_press = 1;

/*正常返回*/

return 0;

}

/*

*此函数对应应用程序的系统调用close(fd)函数，在此，它的主要作用是当关闭设备时释放6 个按键的中断*

*处理函数

*/

static int button_close(struct inode *inode, struct file *file)

{

int i;

for (i = 0; i < sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]); i++) {

/*删除定时器*/

del_timer(&key_timers[i]);

/*释放中断号，并注销中断处理函数*/

disable_irq(button_irqs[i].irq);

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

}

return 0;

}

/*

*对应应用程序的read(fd,…)函数，主要用来向用户空间传递键值

*/

static int button_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp)

{

unsigned long err;

if (!ev_press) {

/*当中断标识为0 时，并且该设备是以非阻塞方式打开时，返回*/

if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)

return -EAGAIN;

/*当中断标识为0 时，并且该设备是以阻塞方式打开时，进入休眠状态，等待被唤醒*/

else

wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);

}

/*否则表示按键按下，则把中断标识清零*/

ev_press = 0;

/*一组键值被传递到用户空间*/

err = copy_to_user(buff, (const void *)key_values, min(sizeof(key_values), count));

return err ? -EFAULT : min(sizeof(key_values), count);

}

static unsigned int button_poll( struct file *file, struct poll_table_struct *wait)

{

unsigned int mask = 0;

/*把调用poll 或者select 的进程挂入队列，以便被驱动程序唤醒*/

poll_wait(file, &button_waitq, wait);

if (ev_press)

mask |= POLLIN | POLLRDNORM;

return mask;

}

/*

*字符操作结构体

*/

static struct file_operations buttons_fops = {

.owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，指向编译模块时自动创建的__this_module变量 */

.open = button_open,

.release = button_close,

.read = button_read,

.poll = button_poll,

};

/*

* 模块加载函数

*/

static int __init button_init(void)

{

/* 注册字符设备驱动程序*/

button_major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &buttons_fops);

if (button_major < 0) {

printk(DEVICE_NAME " can't register major number\n");

return button_major;

}

button_class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME); //创建类

/* 创建设备/dev/buttons */

button_class_dev = device_create(button_class, NULL, MKDEV(button_major, 0), NULL, DEVICE_NAME);

printk(DEVICE_NAME " initialized\n");

return 0;

}

/*

* 模块卸载函数

*/

static void __exit button_exit(void)

{

/*删除设备*/

device_unregister(button_class_dev);

/*删除类，顺序不能颠倒*/

class_destroy(button_class);

/* 卸载驱动程序 */

unregister_chrdev(button_major, DEVICE_NAME);

}

/* 这两行指定驱动程序的初始化函数和卸载函数 */

module_init(button_init);

module_exit(button_exit);

/* 描述驱动程序的一些信息，不是必须的 */

MODULE_AUTHOR("DreamCatcher"); // 驱动程序的作者

MODULE_DESCRIPTION("MINI2440 BUTTON Driver"); // 一些描述信息

MODULE_LICENSE("GPL"); //版权信息

测试程序还是用之前的测试程序，测试有如下结果，并且不会有抖动现象出现：

root@MINI2440:/# insmod mini2440_buttons.ko

buttons initialized

root@MINI2440:/# cd /opt

root@MINI2440:/opt# ./buttons_test&

root@MINI2440:/opt# key 1 is down

key 1 is up

key 2 is down

key 2 is up

key 3 is down

key 3 is up

key 6 is down

key 6 is up

key 4 is down

key 4 is up

key 5 is down

key 5 is up