驱动之路-platform按键驱动

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本文深入探讨了Linux平台设备模型及其驱动开发过程，重点介绍了platform_device和platform_driver的使用方法，以及如何实现中断处理。并通过一个具体示例展示了如何读取按键按下信息。

一、重要知识点：

1.platform设备模型

从Linux 2.6起引入了一套新的驱动管理和注册机制，platform_device和platform_driver,Linux中大部分的设备驱动都可以使用这套机制。platform是一条虚拟的总线。设备用platform_device表示，驱动用platform_driver进行注册，Linux platform driver机制和传统的device driver机制（通过driver_register进行注册）相比，一个明显的优势在于platform机制将设备本身的资源注册进内核，由内核统一管理，在驱动中使用这些资源时通过platform device提供的标准结构进行申请并使用。这样提高了驱动和资源的独立性，并且具有较好的可移植性和安全性（这些标准接口是安全的）。

pltform机制本身使用并不复杂，由两部分组成：platform_device和platform_driver。通过platform机制开发底层驱动的大致流程为：定义platform_deive->注册platform_device->定义platform_driver->注册platform_driver。

首先要确认的就是设备的资源信息，例如设备的地址，中断号等。

1）platform_device

在 2.6 内核中 platform 设备用结构体 platform_device 来描述，该结构体定义在 kernel/include/linux/platform_device.h 中，

structplatform_device {

const char * name;

u32 id;

struct device dev;

u32 num_resources;

struct resource * resource;

};

该结构一个重要的元素是resource ，该元素存入了最为重要的设备资源信息，定义在kernel/include/linux/ioport.h 中，

structresource {

const char *name;//资源的名称

unsigned long start, end;//资源起始的和结束的物理地址

unsigned long flags;//资源的类型，比如MEM,IO,IRQ类型

struct resource *parent, *sibling, *child;//资源链表的指针

};

structplatform_device的分配使用

structplatform_device *platform_device_alloc(const char *name, int id)

name是设备名，id，设备id，一般为-1，如果是-1，表示同样名字的设备只有一个

举个简单的例子，name/id是“serial/1”则它的bus_id就是serial.1 如果name/id是“serial/0”则它的bus_id就是serial.0 ,如果它的name/id是“serial/-1”则它的bus_id就是serial。

注册平台设备，使用函数

intplatform_device_add(struct platform_device *pdev)

注销使用

voidplatform_device_unregister(struct platform_device *pdev)

2）platform_driver

在平台设备驱动中获取平台设备资源使用

structresource *platform_get_resource(struct platform_device *dev, unsigned int type,unsigned int num)

该函数用于获取dev设备的第num个类型为type的资源，如果获取失败，则返回NULL。例如 platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_IRQ, 0)。

平台驱动描述使用

structplatform_driver {

int (*probe)(struct platform_device *);

int (*remove)(struct platform_device *);

void (*shutdown)(struct platform_device *);

int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);

int (*suspend_late)(struct platform_device *, pm_message_t state);

int (*resume_early)(struct platform_device *);

int (*resume)(struct platform_device *);

struct device_driver driver;

};

Probe()函数必须验证指定设备的硬件是否真的存在，probe()可以使用设备的资源，包括时钟，platform_data等，Platform driver可以通过下面的函数完成对驱动的注册：

int platform_driver_register(structplatform_driver *drv);一般来说设备是不能被热插拔的，所以可以将probe()函数放在init段里面来节省driver运行时候的内存开销：

int platform_driver_probe(struct platform_driver *drv, int (*probe)(structplatform_device *))；

注销使用void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv)

2.中断处理

在Linux驱动程序中，为设备实现一个中断包含两个步骤1.向内核注册（申请中断）中断 2.实现中断处理函数

request_irq用于实现中断的注册

intrequest_irq(unsigned in irq, void(*handler)(int, void *， struct pt_regs *), unsigned long flags, const char *devname, void*dev_id)

向内核申请中断号为irq，中断处理函数为handler指针指向的函数，中断标志为flag，设备名为devname的中断。成功返回0，或者返回一个错误码。

当request_irq不用于共享中断时，dev_id可以为NULL，或者指向驱动程序自己的私有数据。但用于共享中断时dev_id必须唯一。因为free_irq时也需要dev_id做参数，这样free_irq才知道要卸载共享中断上哪个中断服务处理函数。共享中断会在后面讲到。

在flag参数中，可以选以下参数

IRQF_DISABLED(SA_INTERRUPT)

如果设置该位，表示是一个“快速”中断处理程序，如果没有，那么就是一个“慢速”中断处理程序。

IRQF_SHARED(SA_SHITQ)

该位表示中断可以在设备间共享。

快速/慢速中断

这两种类型的中断处理程序的主要区别在于：快速中断保证中断处理的原子性（不被打断），而慢速中断则不保证。换句话说，也就是开启中断标志位在运行快速中断处理程序时

关闭的，因此在服务该中断时，不会被其他类型的中断打断；而调用慢速中断处理时，其他类型中断扔可以得到服务。

共享中断

共享中断就是将不同的设备挂到同一个中断信号线上。linux对共享的支持主要是位PCI设备服务。

释放中断

voidfree_irq(unsigned int irq)

当设备不再需要使用中断时（通常是设备关闭和驱动卸载时），应该使用该函数把他们返回给内核使用。

禁用中断

voiddisable_irq(int irq)

当一些代码中不能使用中断时（如支持自旋锁的上下文中）使用该函数禁用中断。

启用中断

voidenable_irq(int irq)

当禁止后可以使用该函数重新启用。

二、驱动代码

该驱动实现能够读取按键按下的键值，比如说如果是第一个键按下读取的键值就为1。

platform平台设备

#include <linux/device.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/platform_device.h>
#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/cdev.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/gpio.h>

static struct resource key_resource[]=
{
    [0] = {
        .start = IRQ_EINT8,
        .end = IRQ_EINT8,
        .flags = IORESOURCE_IRQ,
    },
    [1] = {
        .start = IRQ_EINT11,
        .end = IRQ_EINT11,
        .flags = IORESOURCE_IRQ,
    },
    [2]= {
        .start = IRQ_EINT13,
        .end = IRQ_EINT13,
        .flags = IORESOURCE_IRQ,
    },
    [3] = {
        .start = IRQ_EINT14,
        .end = IRQ_EINT14,
        .flags = IORESOURCE_IRQ,
    },
    [4] = {
        .start = IRQ_EINT15,
        .end = IRQ_EINT15,
        .flags = IORESOURCE_IRQ,
    },
    [5] = {
        .start = IRQ_EINT19,
        .end = IRQ_EINT19,
        .flags = IORESOURCE_IRQ,
    },
};

struct platform_device *my_buttons_dev;

static int __init platform_dev_init(void)
{
    int ret;

    my_buttons_dev = platform_device_alloc("my_buttons", -1);

    platform_device_add_resources(my_buttons_dev,key_resource,6);//添加资源一定要用该函数，不能使用对platform_device->resource幅值
                                                                //否则会导致platform_device_unregister调用失败，内核异常。

    ret = platform_device_add(my_buttons_dev);

    if(ret)
        platform_device_put(my_buttons_dev);

    return ret;
}

static void __exit platform_dev_exit(void)
{
    platform_device_unregister(my_buttons_dev);
}

module_init(platform_dev_init);
module_exit(platform_dev_exit);

MODULE_AUTHOR("Y-Kee");
MODULE_LICENSE("GPL");

platform平台驱动

//platform driver
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/clk.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>
#include <mach/map.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/unistd.h>
#include <linux/device.h>


static int buttons_irq[6];

struct irq_des
{
    int *buttons_irq;
    char *name[6];
};


struct irq_des button_irqs = {
    .buttons_irq = buttons_irq,
    .name = {"KEY0", "KEY1", "KEY2", "KEY3", "KEY4", "KEY5"},
};

static volatile int key_values;


static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);


static volatile int ev_press = 0;


static irqreturn_t buttons_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
    int i;
    for(i=0; i<6; i++){
        if(irq == buttons_irq[i]){
            key_values = i;
            ev_press = 1;
            wake_up_interruptible(&button_waitq);
        }
    }

    return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}


static int s3c24xx_buttons_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int i;
    int err = 0;

    for (i = 0; i < 6; i++) {
        err = request_irq(button_irqs.buttons_irq[i], buttons_interrupt, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH,
                          button_irqs.name[i], (void *)&button_irqs.buttons_irq[i]);
        if (err)
            break;
    }

    if (err) {
        i--;
        for (; i >= 0; i--) {
        if (button_irqs.buttons_irq[i] < 0) {
        continue;
        }
        disable_irq(button_irqs.buttons_irq[i]);
            free_irq(button_irqs.buttons_irq[i], (void *)&button_irqs.buttons_irq[i]);
        }
        return -EBUSY;
    }

    return 0;
}


static int s3c24xx_buttons_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int i;

    for (i = 0; i < 6; i++) {
    free_irq(button_irqs.buttons_irq[i], (void *)&button_irqs.buttons_irq[i]);
    }

    return 0;
}


static int s3c24xx_buttons_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp)
{
    unsigned long err;

    if (!ev_press) {
    if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)
        return -EAGAIN;
    else
        wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
    }

    ev_press = 0;

    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 s3c24xx_buttons_poll( struct file *file, struct poll_table_struct *wait)
{
    unsigned int mask = 0;
    poll_wait(file, &button_waitq, wait);
    if (ev_press)
        mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
    return mask;
}


static struct file_operations dev_fops = {
    .owner   =   THIS_MODULE,
    .open    =   s3c24xx_buttons_open,
    .release =   s3c24xx_buttons_close,
    .read    =   s3c24xx_buttons_read,
    .poll    =   s3c24xx_buttons_poll,
};

static struct miscdevice misc = {
    .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
    .name = "my_buttons",
    .fops = &dev_fops,
};


static int my_plat_probe(struct platform_device *dev)
{
    int ret,i;
    struct resource *plat_resource;
    struct platform_device *pdev = dev;

    printk("my platform dirver find my platfrom device.\n");

    for(i=0; i<6; i++){
        plat_resource = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_IRQ,i);
        if(plat_resource == NULL)
            return -ENOENT;
        buttons_irq[i] = plat_resource->start;
    }

    ret = misc_register(&misc);
    if(ret)
        return ret;


    return 0;
}

static int my_plat_remove(struct platform_device *dev)
{
    printk("my platfrom device has removed.\n");
    misc_deregister(&misc);
    return 0;
}

struct platform_driver my_buttons_drv = {
    .probe = my_plat_probe,
    .remove = my_plat_remove,
    .driver = {
        .owner = THIS_MODULE,
        .name = "my_buttons",
    },
};

static int __init platform_drv_init(void)
{
    int ret;

    ret = platform_driver_register(&my_buttons_drv);

    return ret;
}

static void __exit platform_drv_exit(void)
{
    platform_driver_unregister(&my_buttons_drv);
}

module_init(platform_drv_init);
module_exit(platform_drv_exit);

MODULE_AUTHOR("Y-Kee");
MODULE_LICENSE("GPL");

测试代码

/*
*      Buttons Example for Matrix V
*
*      Copyright (C) 2004 capbily - friendly-arm
*  capbily@hotmail.com
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>

int main(void)
{
    int buttons_fd;
    int key_value;

    buttons_fd = open("/dev/buttons", 0);
    if (buttons_fd < 0) {
        perror("open device buttons");
        exit(1);
    }

    for (;;) {
        fd_set rds;
        int ret;

        FD_ZERO(&rds);
        FD_SET(buttons_fd, &rds);

        ret = select(buttons_fd + 1, &rds, NULL, NULL, NULL);
        if (ret < 0) {
            perror("select");
            exit(1);
        }
        if (ret == 0) {
            printf("Timeout.\n");
        } else if (FD_ISSET(buttons_fd, &rds)) {
            int ret = read(buttons_fd, &key_value, sizeof key_value);
            if (ret != sizeof key_value) {
                if (errno != EAGAIN)
                    perror("read buttons\n");
                continue;
            } else {
                printf("buttons_value: %d\n", key_value+1);
            }

        }
    }

    close(buttons_fd);
    return 0;
}

测试结果：

运行测试程序后按下第二个键，中断上打印了多次按键的键值，产生原因是因为按键抖动。导致按一下按键，产生多次中断。