7.自己写中断方式按键驱动程序(详解)

request_irq()和free_irq()分析完毕后,接下来开始编写上升沿中断的按键驱动

如下图,需要设置4个按键的EINT0, EINT2, EINT11, EINT19的模式为双边沿,且设置按键引脚为中断引脚



这里我们只需要使用request_irq函数就行了, 在request_irq函数里会初始chip->set_type(设置引脚和中断模式)

1.首先添加头文件

#include <linux/irq.h>         //要用到IRQ_EINT0和IRQT_RISING这些变量

2.在second_drv_open函数中,申请4个中断:

/* IRQ_EINT0:     中断号, 定义在 asm/arch/irqs.h,被linux/irq.h调用
buttons_irq :     中断服务函数,
IRQT_ BOTHEDGE:   双边沿中断, 定义在 asm/irq.h,被linux/irq.h调用
“S1”:             保存文件到/proc/interrupt/S1,
1:                dev_id,中断函数的参数, 被用来释放中断服务函数,中断时并会传入中断服务函数
*/

request_irq(IRQ_EINT0, buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE, “S1”, 1);
request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq,IRQT_ BOTHEDGE, “S2”, 1);
request_irq(IRQ_EINT11, buttons_irq,IRQT_ BOTHEDGE, “S3”, 1);
request_irq(IRQ_EINT19, buttons_irq,IRQT_ BOTHEDGE, “S4”, 1);

3.在file_oprations结构体中添加.release成员函数,用来释放中断

static struct file_operations second_drv_fops={
.owner = THIS_MODULE,
.open = second_drv_open,
.read = second_drv_read,
.release=second_drv_class,        //里面添加free_irq函数,来释放中断服务函数
};

然后写.release成员函数,释放中断:

int  second_drv_class(struct inode *inode, struct file  *file)
{
free_irq(IRQ_EINT0,1);
free_irq(IRQ_EINT2,1);
free_irq(IRQ_EINT11,1);
free_irq(IRQ_EINT19,1);

return 0;

}

4.写action->handler中断服务函数,在第2小节里request_irq函数的中断服务函数是buttons_irq

static irqreturn_t  buttons_irq (int irq, void *dev_id)     //irq:中断号, void *:表示支持所有类型
{
printk(“irq=%d\n”);
return IRQ_HANDLED;
}

5.make后,然后放在开发板里insmod,并挂载好了buttons设备节点,如下图:



6.通过exec 5</dev/buttons 将/dev/buttons 设备节点挂载到-sh进程下描述符5:

如下图,使用ps查看-sh进程为801,然后ls -l /proc/801/fd 找到描述符5指向/dev/buttons



如下图,并申请中断,当有按键按下时，就进入中断服务函数buttons_irq()打印数据:



6.通过exec 5<&- 将描述符5卸载

会进入.release成员second_drv_class()函数释放中断，

然后cat /proc/interrupts会发现申请的中断已经注销掉了,在-sh进程fd文件里也没有文件描述符5

7.改进中断按键驱动程序

使用等待队列,让read函数没有中断时,进入休眠状态,降低CPU.

使用dev_id来获取不同按键的状态,是上升沿还是下降沿触发?

7.1接下来要用到以下几个函数:

s3c2410_gpio_getpin(unsigned int pin);     //获取引脚高低电平

pin: 引脚名称,例如:S3C2410_GPA0,定义在<asm/arch/regs-gpio.h>

队列3个函数(声明队列,唤醒队列,等待队列):

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(qname);

声明一个新的等待队列类型的中断

qname:就是中断名字,被用来后面的唤醒中断和等待中断

wake_up_interruptible(*qname);

唤醒一个中断,会将这个中断重新添加到runqueue队列（将中断置为TASK_RUNNING状态）

qname:指向声明的等待队列类型中断名字

wait_event_interruptible(qname, condition);

等待事件中断函数,用来将中断放回等待队列,

前提是condition要为0,然后将这个中断从runqueue队列中删除（将中断置为TASK_INTERRUPTIBLE状态）,然后会在函数里一直for(; ;)判断condition为真才退出

注意:此时的中断属于僵尸进程(既不在等待队列，也不在运行队列),当需要这个进程时，需要使用wake_up_interruptible(*qname)来唤醒中断

qname: (wait queue):为声明的等待队列的中断名字

condition:状态,等于0时就是中断进入休眠, 1:退出休眠

7.2 驱动程序步骤

(1)定义引脚描述结构体数组，每个结构体都保存按键引脚和初始状态,然后在中断服务函数中通过s3c2410_gpio_getpin()来获取按键是松开还是按下(因为中断是双边沿触发),并保存在key_val里(它会在.read函数发送给用户层）

/*
*引脚描述结构体
*/
struct pin_desc{
unsigned int  pin;
unsigned int  pin_status;
};
/*
*key初始状态(没有按下): 0x01,0x02,0x03,0x04
*key状态(按下):                       0x81,0x82,0x83,0x84
*/
struct pin_desc  pins_desc[4]={
{S3C2410_GPF0,0x01 },
{S3C2410_GPF2, 0x02 },
{S3C2410_GPG3, 0x03 },
{S3C2410_GPG11,0x04},} ;

(2)声明等待队列类型的中断button_wait:

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_ wait);        //声明等待队列类型的中断

(3)定义全局变量even _press,用于中断事件标志：

static volatile int even _press = 0;

(4)在.read函数里,将even _press置0放入等待事件中断函数中,判断even _press为真,才发送数据:

even_press = 0;

wait_event_interruptible(button_ wait, even _press);   //当even _press为真,表示有按键按下,退出等待队列

copy_to_user(buf, &key_val, 1);       //even _press为真，有数据了,发送给用户层

(5)在中断服务函数里,发生中断时, 就将even _press置1,并唤醒中断button_wait(.read函数里就会发送数据给用户层)：

even _press = 0;
wake_up_interruptible(&button_wait);         //唤醒中断

7.3 更改测试程序second_interrupt_text.c

最终修改如下:

#include <sys/types.h>    //调用sys目录下types.h文件
#include <sys/stat.h>      //stat.h获取文件属性
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
/*secondtext            while一直获取按键信息   */
int main(int argc,char **argv)
{
int fd,ret;
unsigned int val=0;
fd=open("/dev/buttons",O_RDWR);
if(fd<0)
{printf("can't open!!!\n");
return -1;}

while(1)
{
ret=read(fd,&val,1);    //读取一个值,(当在等待队列时，本进程就会进入休眠状态)
if(ret<0)
{
printf("read err!\n");
continue;
}
printf("key_val=0X%x\r\n",val);
}
return 0;
}

8.运行结果

insmod second_interrupt.ko //挂载驱动设备

./second_interrupt_text & //后台运行测试程序

创建了4个中断,如下图:



当没有按键按下时，这个进程就处于静止状态staitc,如下图所示:



在等待队列(休眠状态)下,该进程占用了CPU0%资源,如下图所示:



当有按键按下时,便打印数据,如下图所示:



下节继续改进按键程序—使用poll机制

本节驱动代码如下:

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <asm/hardware.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>

static struct class *seconddrv_class;
static struct class_device   *seconddrv_class_devs;

/*    声明等待队列类型中断 button_wait      */
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_wait);

/*
* 定义中断事件标志
* 0:进入等待队列        1:退出等待队列
*/
static int even_press=0;

/*
* 定义全局变量key_val,保存key状态
*/
static int key_val=0;

/*
*引脚描述结构体
*/
struct pin_desc{
unsigned int  pin;
unsigned int  pin_status;
};

/*
*key初始状态(没有按下): 0x01,0x02,0x03,0x04
*key状态(按下):   0x81,0x82,0x83,0x84
*/
struct pin_desc  pins_desc[4]={
{S3C2410_GPF0,0x01 },
{S3C2410_GPF2, 0x02 },
{S3C2410_GPG3, 0x03 },
{S3C2410_GPG11,0x04},} ;

int  second_drv_class(struct inode *inode, struct file  *file)  //卸载中断
{
free_irq(IRQ_EINT0,&pins_desc[0]);
free_irq(IRQ_EINT2,&pins_desc[1]);
free_irq(IRQ_EINT11,&pins_desc[2]);
free_irq(IRQ_EINT19,&pins_desc[3]);

return 0;
}

/*   确定是上升沿还是下降沿  */
static irqreturn_t  buttons_irq (int irq, void *dev_id)       //中断服务函数
{
struct pin_desc *pindesc=(struct pin_desc *)dev_id;     //获取引脚描述结构体
unsigned int  pin_val=0;
pin_val=s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);

if(pin_val)
{
/*没有按下 (下降沿),清除0x80*/
key_val=pindesc->pin_status&0xef;
}
else
{
/*按下(上升沿),加上0x80*/
key_val=pindesc->pin_status|0x80;
}

even_press=1;               //退出等待队列
wake_up_interruptible(&button_wait);      //唤醒 中断

return IRQ_HANDLED;
}

static int second_drv_open(struct inode *inode, struct file  *file)
{
request_irq(IRQ_EINT0,buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE,"S1",&pins_desc[0]);
request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE, "S2", &pins_desc[1]);
request_irq(IRQ_EINT11, buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE, "S3", &pins_desc[2]);
request_irq(IRQ_EINT19, buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE, "S4", &pins_desc[3]);

return 0;
}

static int second_drv_read(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
{/*将中断 进入等待队列(休眠状态)*/
wait_event_interruptible(button_wait, even_press);

/*有按键按下,退出等待队列,上传key_val 给用户层*/
if(copy_to_user(buf,&key_val,sizeof(key_val)))
return EFAULT;

　　　　　even_press=0; //数据发完后,立马设为休眠状态,避免误操作

return 0;
}

static struct file_operations second_drv_fops={
.owner = THIS_MODULE,
.open = second_drv_open,
.read = second_drv_read,
.release=second_drv_class,    //里面添加free_irq函数,来释放中断服务函数
};

volatile int second_major;
static int second_drv_init(void)
{
second_major=register_chrdev(0,"second_drv",&second_drv_fops);  //创建驱动
seconddrv_class=class_create(THIS_MODULE,"second_dev");    //创建类名
seconddrv_class_devs=class_device_create(seconddrv_class, NULL, MKDEV(second_major,0), NULL,"buttons");
return 0;
}

static int second_drv_exit(void)
{
unregister_chrdev(second_major,"second_drv");            //卸载驱动
class_device_unregister(seconddrv_class_devs);          //卸载类设备
class_destroy(seconddrv_class);                      //卸载类
return 0;
}

module_init(second_drv_init);
module_exit(second_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");