（3.1）一个按键所能涉及的：按键中断

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分类专栏： cdev总结2018 文章标签：中断

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/* AUTHOR: Pinus

* Creat on : 2018-10-11

* KERNEL : linux-4.4.145

* BOARD : JZ2440(arm9 s3c2440)

* REFS : 韦东山视频教程第二期

概述

作为本系列的第三节第一部分，我们以实现一个按键中断讲述字符设备驱动中经常会涉及的种种，首先先介绍外部中断的实现；

实验

目的：实现一个按键驱动程序

一、单片机上常用的循环查询的方式

1、实现出入口函数，注册设备，file_operation,实现open初始化相应IO寄存器，read函数读取对应IO口的值，这部分比较基础，与前文LED本质上没有什么差别，直接上代码。

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/device.h> //class_create
#include <linux/module.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>

static struct class *buttons_class;
static struct device *buttons_dev;

static unsigned long gpio_va;

#define GPIO_OFT(x) ((x) - 0x56000000)
#define GPFCON (*(volatile unsigned long *)(gpio_va + GPIO_OFT(0x56000050)))
#define GPFDAT (*(volatile unsigned long *)(gpio_va + GPIO_OFT(0x56000054)))
#define GPGCON (*(volatile unsigned long *)(gpio_va + GPIO_OFT(0x56000060)))
#define GPGDAT (*(volatile unsigned long *)(gpio_va + GPIO_OFT(0x56000064)))

static int buttons_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    /*BUTTONS GPF0,2 GPG3,11 */
    GPFCON &= ~((0x3<<(0*2)) | (0x3<<(2*2))); //先将对应位清零
    GPGCON &= ~((0x3<<(3*2)) | (0x3<<(11*2))); // 00 in

    return 0;
}

static ssize_t buttons_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
    /*返回四个引脚电平*/
    unsigned char key_vals[4];
    int regval;

    if (sizeof(key_vals) != size)
        return -EINVAL;

    //读GPF0 2
    regval = GPFDAT;
    key_vals[0] = (regval & (1<<0)) ? 1 : 0;
    key_vals[1] = (regval & (1<<2)) ? 1 : 0;

    //读GPG3 11
    regval = GPGDAT;
    key_vals[2] = (regval & (1<<3)) ? 1 : 0;
    key_vals[3] = (regval & (1<<11)) ? 1 : 0;

    copy_to_user(buf, key_vals, sizeof(key_vals));

    return sizeof(key_vals);
}

static const struct file_operations jz2440_buttons_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = buttons_drv_open,
    .read = buttons_drv_read,
};

unsigned int major;
static int __init buttons_drv_init(void)
{
    unsigned int minor = 0;

    gpio_va = ioremap(0x56000000, 0x100000);

    if (!gpio_va) {
        return -EIO;
    }

    major = register_chrdev(0, "buttons_dev", &jz2440_buttons_fops); //注册 告诉内核
    if (major < 0)
    {
        printk("buttons_dev can't register major number\n");
        return major;
    }

    buttons_class = class_create(THIS_MODULE, "buttons_class"); //创建一个类
    buttons_dev = device_create(buttons_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons"); //创建设备节点"buttons"

    printk("buttons_dev initialized\n");
    return 0;
}

static void __exit buttons_drv_exit(void)
{
    iounmap(gpio_va);
    unregister_chrdev(major, "buttons_dev"); //卸载设备驱动
    device_unregister(buttons_dev); //卸载类下的设备
    class_destroy(buttons_class); //卸载类
}

/* 这两行指定驱动程序的初始化函数和卸载函数 */
module_init(buttons_drv_init);
module_exit(buttons_drv_exit);

MODULE_AUTHOR("pinus0716@163.com");
MODULE_VERSION("0.1.0");
MODULE_DESCRIPTION("JZ2440 BUTTONS Driver");
MODULE_LICENSE("GPL");

2、测试程序

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;
    char key_vals[4];
    char old_key_vals[4];
    char button_status=-1;
    unsigned char len;
    int cnt=0;

    fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);
    if (fd < 0)
        printf("can't open dev nod !\n");

    while(1){
        read(fd, key_vals, sizeof(key_vals));
        if(!key_vals[0] || !key_vals[1] || !key_vals[2] || !key_vals[3]){
            printf("%04d key_vals : %d %d %d %d\n", cnt++, key_vals[0], key_vals[1], key_vals[2], key_vals[3]);
        }
    }

    return 0;
}

很显然，测试程序就是打开的设备，然后不断循环读取，极度浪费cpu资源，没有任何实用价值。

二、使用中断

1.有过基础的都知道，要想使用中断，当然我们要先初始化/申请一个中断，编写对应的中断函数。

static const struct file_operations jz2440_buttons_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .read = buttons_drv_read,
    .open = buttons_drv_open,
    .release = buttons_drv_close,
};

我们在open时初始化中断，在release(释放)时释放中断

static int buttons_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    /*BUTTONS GPF0,2 GPG3,11 */
    /*配置为irq mode*/

    request_irq(IRQ_EINT0, button_irq_handle, IRQF_TRIGGER_FALLING, "S2", &pins_desc[0]); //注册中断
    request_irq(IRQ_EINT2, button_irq_handle, IRQF_TRIGGER_FALLING, "S3", &pins_desc[1]);
    request_irq(IRQ_EINT11, button_irq_handle, IRQF_TRIGGER_FALLING, "S4", &pins_desc[2]);
    request_irq(IRQ_EINT19, button_irq_handle, IRQF_TRIGGER_FALLING, "S5", &pins_desc[3]);

    return 0;
}

关键的函数就是

request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags,const char *name, void *dev)

/*irq: 中断号；

*handler: 中断处理函数

*flags: 中断方式标志

*name: 给申请的中断取个名字

*dev: 自定义，可以用来传递一些参数

自定义传递的参数，用来告知是哪个引脚触发中断，和定义的按键状态

struct intpin_desc{
    unsigned int pin;
    unsigned int key_val;
};

/*按下时键值是 0x01 0x02 0x03 0x04*/
/*松开时 0x81 0x82 0x83 0x84*/
struct intpin_desc pins_desc[4] = {
    {S3C2410_GPF(0), 0x01},
    {S3C2410_GPF(2), 0x02},
    {S3C2410_GPG(3), 0x03},
    {S3C2410_GPG(11), 0x04},
};

中断处理函数

static irqreturn_t button_irq_handle(int irq, void *dev_id)
{
    struct intpin_desc * pindesc = (struct intpin_desc *)dev_id;
    unsigned int pinval;

    pinval = gpio_get_value(pindesc->pin);

    if (pinval){
        /*松开*/
        key_val = 0x80 | pindesc->key_val;
    }else{
        /*按下*/
        key_val = pindesc->key_val;
    }

    ev_press = 1;
    wake_up_interruptible(&button_waitq); /*唤醒程序*/

    return IRQ_HANDLED;
}

上面的中断处理函数很短，关键就两步，一是根据触发中断的引脚（由申请中断时传递的参数结构体得到，不同的触发中断参数自然不同）的到当前引脚状态；二是使用了

ev_press = 1;
wake_up_interruptible(&button_waitq); /*唤醒程序*/

首先先看一下read函数

static ssize_t buttons_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
    if (size != 1)
        return -EINVAL;

    /*如果没有按键发生， 休眠
     * 如果有，返回
     */
    wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
    ev_press = 0;

    copy_to_user(buf, &key_val, 1);

    return 1;
}

可以看到，其主要内容也是两部分，一是将按键状态key_val传递给用户，二是调用了

wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
ev_press = 0;

它与中断处理函数中的一个wait一个wakeup，显然是一对共同起作用，它的作用就是使当前程序睡眠，等待唤醒。

首先在程序最前面初始化一个等待队列

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);  /* 注册一个等待队列 */

通过调用下面函数，当condition(条件)ev_press为0时，沉睡，ev_press为1时不沉睡

wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);

通过调用下函数可以将队列中的程序唤醒继续运行

wake_up_interruptible(&button_waitq); /*唤醒*/

当然不要忘记在release中释放申请的中断

int buttons_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    //释放中断
    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;
}

2.测试程序

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;
    char key_val;

    fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);
    if (fd < 0){
        printf("can't open dev nod !\n");
        return -1;
    }

    while(1){
        read(fd, &key_val, 1);
        printf("key_val = 0x%x\n", key_val);
    }

    return 0;
}

此时程序就很清晰了

1.初始化，设备节点，初始化中断，在while中想要读取按键状态

2.当没有按键按下触发中断时，程序会沉睡，不占用cpu资源

3.当按键按下，程序会暂时唤醒，向用户发送一次按键状态，随后沉睡等待下一次中断

按键中断参考代码下载链接