按键驱动

最新推荐文章于 2025-06-26 14:54:09 发布

qqliyunpeng

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分类专栏： linux驱动文章标签： linux驱动按键 key

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本文详细介绍了一种基于Linux的嵌入式系统按键驱动程序设计，涵盖了定时器初始化、设备号申请、设备节点创建、内存映射、文件操作实现、互斥锁使用、中断请求与释放、信号处理等关键技术点。通过具体的代码示例，展示了如何处理按键抖动、构造按键值、实现阻塞和非阻塞读取、支持select和poll机制、发送SIGIO信号等，为嵌入式开发者提供了实用的指导。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1. 思路分析：

模块入口函数中：

定时器初始化，添加到时后执行的函数，添加进内核。
申请设备号。
创建设备类，添加设备节点。
内存映射 – ioremap

在这里插入图片描述
在 struct file_operation 结构体中实现 open、read、release、poll、fasync方法

全局变量中定义互斥体

open函数中判断打开的方式中是不是 O_NONBLOCK 非阻塞方式打开，如果是非阻塞方式，尝试获得互斥锁，如果锁不能获得，返回 EBUSY 的错误，表示忙，正在被其他应用程序使用。如果是阻塞的方式的阻塞的方式获得互斥锁。申请按键相应的中断，中断执行函数button_irq，设置成边沿触发，
在这里插入图片描述
将pins_desc作为参数，传递给buttons_irq函数中，其中 key_val 表示的是按下的值

中断服务函数中，更改定时器的定时时间，按键抖动的时候，在10ms内持续的更改定时器时间，会覆盖之前的时间，所以按键抖动的最后的时候，定时器才正常走完一个10ms
在这里插入图片描述
认为的构造多个按键按下和抬起的值，供read方法提供给用户

定时器到时执行的函数中读取按键的值，并构造上边供用户层读的值，标识中断发生了，唤醒休眠的进程，发出SIGIO的有信号进来的信号给用户层。
在这里插入图片描述
read方法中判断是不是阻塞的读，如果是非阻塞的读，判断中断有没有发生，如果没有发生，返回 EAGAIN 再次读的错误，如果中断又发生，直接将值返回给用户。如果是阻塞的读，将本进程加入到等待队列中等待被唤醒，唤醒后判断ev_press是不是为1，如果是1，则将key_val值拷贝到用户层。
在这里插入图片描述
为了支持 select 和 poll ，将读中使用的等待队列加入到 poll_table 中，然后此函数返回 mask = 0，一旦等待队列被 wake_up ，则再次进入这个函数，判断ev_press，判读中断是不是发生了，如果发生了，返回有数据进来的标志。
在这里插入图片描述
为了实现 SIGIO 信号的发送，实现 struct file_operation中的 fasync 的函数，此函数，在将用户程序注册新号时被调用，在函数中初始化异步通知结构体，在定时函数中，即确认是有有效信号时发出sigio信号，当用户收到信号后，接下来要做的是读文件描述符。信号的用途就是通知应用程序，有中断发生了，至于具体是发生的什么中断，需要调用 read 方法来获取。
在这里插入图片描述

buttons_timer_function函数中

至此，此按键程序中包括了阻塞和非阻塞访问io口的方法包括：

等待队列
select 、poll 方法  -- 可以是一直等待，也可以是等待多长时间。
信号

2. 完整代码：

2440 上测试用代码：
buttons.c

#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/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <asm/hardware.h>
#include <linux/poll.h>


static struct class *cls;
static struct class_device	*sixthdrv_class_dev;

volatile unsigned long *gpfcon;
volatile unsigned long *gpfdat;

volatile unsigned long *gpgcon;
volatile unsigned long *gpgdat;

static struct timer_list buttons_timer;


static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);

/* 中断事件标志, 中断服务程序将它置1，sixth_drv_read将它清0 */
static volatile int ev_press = 0;

static struct fasync_struct *button_async;


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


/* 键值: 按下时, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 */
/* 键值: 松开时, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84 */
static unsigned char key_val;

struct pin_desc pins_desc[4] = {
	{S3C2410_GPF0, 0x01},
	{S3C2410_GPF2, 0x02},
	{S3C2410_GPG3, 0x03},
	{S3C2410_GPG11, 0x04},
};

static struct pin_desc *irq_pd;

//static atomic_t canopen = ATOMIC_INIT(1);     //定义原子变量并初始化为1

static DECLARE_MUTEX(button_lock);     //定义互斥锁

/*
  * 确定按键值
  */
static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
{
	/* 10ms后启动定时器 */
	irq_pd = (struct pin_desc *)dev_id;
	mod_timer(&buttons_timer, jiffies+HZ/100);
	return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

static int sixth_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
#if 0	
	if (!atomic_dec_and_test(&canopen))
	{
		atomic_inc(&canopen);
		return -EBUSY;
	}
#endif		

	if (file->f_flags & O_NONBLOCK)
	{
		if (down_trylock(&button_lock))
			return -EBUSY;
	}
	else
	{
		/* 获取信号量 */
		down(&button_lock);
	}

	/* 配置GPF0,2为输入引脚 */
	/* 配置GPG3,11为输入引脚 */
	request_irq(IRQ_EINT0,  buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S2", &pins_desc[0]);
	request_irq(IRQ_EINT2,  buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S3", &pins_desc[1]);
	request_irq(IRQ_EINT11, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S4", &pins_desc[2]);
	request_irq(IRQ_EINT19, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S5", &pins_desc[3]);	

	return 0;
}

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

	if (file->f_flags & O_NONBLOCK)
	{
		if (!ev_press)
			return -EAGAIN;
	}
	else
	{
		/* 如果没有按键动作, 休眠 */
		wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
	}

	/* 如果有按键动作, 返回键值 */
	copy_to_user(buf, &key_val, 1);
	ev_press = 0;
	
	return 1;
}


int sixth_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
	//atomic_inc(&canopen);
	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]);
	up(&button_lock);
	return 0;
}

static unsigned sixth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
	unsigned int mask = 0;
	poll_wait(file, &button_waitq, wait); // 不会立即休眠

	if (ev_press)
		mask |= POLLIN | POLLRDNORM;

	return mask;
}

static int sixth_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)
{
	printk("driver: sixth_drv_fasync\n");
	return fasync_helper (fd, filp, on, &button_async);
}


static struct file_operations sencod_drv_fops = {
    .owner   =  THIS_MODULE,    /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */
    .open    =  sixth_drv_open,     
	.read	 =	sixth_drv_read,	   
	.release =  sixth_drv_close,
	.poll    =  sixth_drv_poll,
	.fasync	 =  sixth_drv_fasync,
};


int major;

static void buttons_timer_function(unsigned long data)
{
	struct pin_desc * pindesc = irq_pd;
	unsigned int pinval;

	if (!pindesc)
		return;
	
	pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);

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

    ev_press = 1;                  /* 表示中断发生了 */
    wake_up_interruptible(&button_waitq);   /* 唤醒休眠的进程 */
	
	kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN);
}


static int sixth_drv_init(void)
{
	init_timer(&buttons_timer);
	buttons_timer.function = buttons_timer_function;
	//buttons_timer.expires  = 0;
	add_timer(&buttons_timer); 

	major = register_chrdev(0, "sixth_drv", &sencod_drv_fops);

	cls = class_create(THIS_MODULE, "sixth_drv");
	/* 为了让mdev根据这些信息来创建设备节点 */
	sixthdrv_class_dev = class_device_create(cls, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons"); /* /dev/buttons */

	gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16);
	gpfdat = gpfcon + 1;

	gpgcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000060, 16);
	gpgdat = gpgcon + 1;

	return 0;
}

static void sixth_drv_exit(void)
{
	unregister_chrdev(major, "sixth_drv");
	class_device_unregister(sixthdrv_class_dev);
	class_destroy(cls);
	iounmap(gpfcon);
	iounmap(gpgcon);
	return 0;
}


module_init(sixth_drv_init);
module_exit(sixth_drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

Makefile

KERN_DIR = /work/system/linux-2.6.22.6

all:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 

clean:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
	rm -rf modules.order

obj-m	+= buttons.o

应用层测试代码： buttons_test.c


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


/* sixthdrvtest 
  */
int fd;

void my_signal_fun(int signum)
{
	unsigned char key_val;
	read(fd, &key_val, 1);
	printf("key_val: 0x%x\n", key_val);
}

int main(int argc, char **argv)
{
	unsigned char key_val;
	int ret;
	int Oflags;

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

	//fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
	
	//Oflags = fcntl(fd, F_GETFL); 
	
	//fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);


	while (1)
	{
		ret = read(fd, &key_val, 1);
		printf("key_val: 0x%x, ret = %d\n", key_val, ret);
		//sleep(5);
	}
	
	return 0;
}