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混雜裝置驅動模型：
1. 混雜裝置描述
在Linux系統中，存在一類字元裝置，它們擁有相同的主裝置号（10），單次裝置号不同，我們稱這類裝置為混 雜裝置（miscdevice）.所有的混雜裝置形成一個連結清單，對裝置通路時核心根據次裝置号查到相應的混雜裝置。
混雜裝置也是字元裝置！
linux中使用struct miscdevice來描述一個混雜裝置。
2. 混雜驅動注冊
Linux中使用misc_register函數來注冊一個混雜裝置驅動。
int misc_register(struct miscdev *misc)
3. 範例驅動分析
3.1 初始化miscdevice（minor、name、fops）
3.2 注冊miscdevice (通過misc_register函數實作)
這裡安照上面的分析，先來搭建一個最簡單隻有一個open操作的混雜按鍵裝置驅動模型，後邊逐漸深入分析逐漸完善代碼。
key.c
#include<linux/module.h>
#include<linux/init.h>
#inlcude<linux/miscdevice.h> /* for struct miscdevice*/
int key_open(struct inode *node, struct file *filp)
{
return 0;
}
struct file_operations key_fops =
.open = key_open,
};
struct miscdevice key_miscdev //定義一個misdevice結構
.minor = 200;
.name = "key";
.fops = &key_fops;//這裡key_fops是一個struct file_operations結構
static int key_init()
misc_register(&key_miscdev);//注冊一個混雜裝置驅動裝置
static void key_exit()
misc_deregister(&key_miscdev);//登出一個混雜裝置驅動
module_init(key_init);
module_exit(key_exit);
2. Linux 中斷處理流程分析
下面先來分析寫好按鍵驅動的一些準備工作！按鍵一般用中斷的模式來處理，這裡先分析linux中斷處理程式：
1. 裸機中斷處理流程分析
1.1 中斷有一個統一的入口 irq:
......
第一步： 保護現場（中斷部分執行完畢後要恢複之前的狀态繼續執行）
第二步： 跳轉到hand_ini處執行中斷程式
先事先注冊中斷程式，然後根據相應的中斷找到對應的中斷處理程式
第三步：恢複現場，
在Linux作業系統中，irq中斷的統一入口其實也是這樣的（entry-armv.S檔案中）
這裡的irq_hander其實是一個宏定義：
而arch_irq_hander_default這個宏是在entry-macro-multi.S這個檔案中
拿到中斷号，然後設定相關寄存器并且調到asm_do_IRQ進行中斷
看看generic_handle_irq(irq)這個函數：
然後函數又跳到這裡了：
最後調到了handle_irq這個結構中。
這裡總結一下上面函數跳轉的分析過程：
第一步：根據中斷産生的統一入口進入中斷處理程式，拿到産生中斷源的中斷号
第二步：根據這個中斷号irq找到irq_desc結構, 在這個irq結構中就會有一個action選項，在這個action結構中就是使用者事先填寫的中斷處理程式handler，這裡用一張圖來說明：
上面分析了那麼多，其實就是為了說明在驅動中如果要用中斷，驅動程式該幹嘛？
第一點：實作中斷處理程式
第二點：當我們的中斷産生了，能夠被linux作業系統調用到使用者事先定義好的中斷處理程式，還需要把中斷處理程式 注冊到Linux作業系統中來，簡單的來說就是注冊中斷
3. Linux 中斷處理程式設計
3.1 注冊中斷
參數說明：
unsigned int irq ：中斷号
void(*handler)(int , void *)：中斷處理函數
unsigned long flags：與中斷管理有關的各種選項
const char *devname：裝置名
void *dev_id：共享中斷時使用
在flags參數中， 可以選擇一些與中斷管理有關的選項，如：
. IRQF_DISABLED(SA_INTERRUPT) 快速中斷
如果設定該位，表示是一個“快速”中斷處理程式；如果沒有設定該位，那麼就是一個“慢速”中斷處理程式。
. IRQF_SHARED(SA_SHIRQ) 共享中斷該位表明該中斷号是多個裝置共享的。
快/慢速中斷的主要差別在于：快速中斷保證中斷處理的原子性（不被打斷），而慢速中斷則不保證。換句話說，也就是“開啟中斷”标志位（處理器IF）在運作快速中斷處理程式時是關閉的，是以在服務該中斷時，不會被其他類型的中斷打斷；而調用慢速中斷處理時，其他類型的中斷仍可以得到服務。
3.2 中斷處理
中斷處理程式的特别之處是在中斷上下文中運作的，它的行為為受到某些限制：
1. 不能使用可能引起阻塞的函數
2. 不能使用可能引起排程的函數
處理流程：
3.3 登出處理
當裝置不再需要使用中斷時（通常在驅動解除安裝時），應當把它們登出，使用函數：
void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id) // 參數dev_id 可以結和上面那張圖來看，就是共享中斷中的那個中斷
結和上面的分析在之前的代碼基礎上加入下面的部分：
中斷處理函數部分：
下面來分析按鍵硬體部分的相關知識！硬體原理圖以及相關GPIO設定
這裡先貼上OK6410開發闆上的按鍵硬體原理圖部分：
這裡KEYINT1是和GPN0相連，
對應的CPU引腳是GPN組，下面檢視下GPN引腳datasheet的相關部分：
由下面的圖這裡可以看到将GPNCON寄存器的最後兩位設定為0b10（外部中斷模式）
GPN0對應的外部中斷号查晶片手冊可以看到為：XEINT0
這裡看看OK6410核心源碼部分關于中斷号的宏定義：
這個在Irqs.h檔案中：要與自己使用的硬體平台對應，我這裡是OK6410
這裡對應的裝置中斷号為S3C_EINT(0)或者寫出IRQ_EINT(0)都是一樣的
這個檔案源碼中還有一句#define S3C_IRQ_OFFSET(32)
中斷号偏移 其中前面的32個中斷号是留給使用者程式作為軟中斷來使用，
這裡貼出在前面的基礎上加的key.c的代碼：
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/miscdevice.h> /* for struct miscdevice*/
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/fs.h> /* for iormap */
#include <linux/io.h>
#define GPNCON 0x7F008830
irqreturn_t key_int(int irq, void *dev_id)
//1. 檢測是否發生了按鍵中斷 這裡可以暫時不做，因為這裡沒有使用共享中斷
//2. 清除已經發生的按鍵中斷 這個是指硬體内部處理，按鍵CPU内部不需要做處理
//比如如果是網卡驅動 就要處理
//3. 列印按鍵值
printk(KERN_WARNING"key down!\n");
void key_hw_init(void) //按鍵硬體初始化部分
unsigned int *gpio_config;
unsigned short data;
//第一步：設定GPNCON寄存器設定GPIO為輸入
gpio_config = ioremap(GPNCON, 4);//将實體位址轉化為虛拟位址
data = readw(gpio_config);
data &= ~0b11; //先清零
data |= 0b10; //後兩位設定成0b10
writew(data, gpio_config);
printk(KERN_WARNING"init ...!\n");
//第二步： 按鍵中斷部分相應處理 注冊中斷 登出等等
printk(KERN_WARNING"open ...!\n");
struct miscdevice key_miscdev = //定義一個misdevice結構
.minor = 200,
.name = "key",
.fops = &key_fops,//這裡key_fops是一個struct file_operations結構
static int key_init(void)
int err;
//按鍵初始化 硬體初始化部分一般可一放在子產品初始化部分或者open函數中 這裡放在子產品初始化部分
key_hw_init();
//由高電平變為低電平産生中斷 IRQF_TRIGGER_FALLING
if( (err = request_irq(S3C_EINT(0),key_int, IRQF_TRIGGER_FALLING, "key", 0)) < 0 )//注冊中斷處理程式 5個參數
{
printk(KERN_WARNING"err = %d\n", err);
goto irq_err;
}
irq_err:
misc_deregister(&key_miscdev);
return -1;
static void key_exit(void)
free_irq(S3C_EINT(0), 0);//登出中斷 這裡irqnumber參數暫時用一個變量來表示（中斷号）
printk(KERN_WARNING"key up!");
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("key driver");
這裡貼一個代碼編譯後在開發闆上運作，按下按鍵的效果截圖：
中斷分層設計：
1. 中斷嵌套
2. 中斷分層方式
2.1 軟中斷
2.2 tasklet
2.3 工作隊列（使用更廣泛）
工作隊列是一種将任務推後執行的形式，他把推後的任務交由一個核心線程去執行。這樣下半部會在程序上下文執行，它允許重新排程甚至睡眠。每個被推後的任務叫做“工作”，由這些工作組成的隊列稱為工作隊列
這裡應該是用struct workqueue_struct:
2.1. 從核心源碼檢視create_workqueue函數的用法：
這是核心源碼裡面找到的這個函數用法示例，這裡可以看到create_workqueue函數隻有一個參數，參數為工作隊列的名字，傳回的為建立好的一個工作隊列指針，下面第三個箭頭所指向的部分就是這個指針的類型！
用法示例：
struct workqueue_struct *my_wq;//定義一個工作隊列指針
my_wq = create_workqueue("my_queue");
2.2. 下面去核心源碼中查找一下init_work這個函數的用法：
兩個參數：
work ：要初始化的工作work指針
func ：工作要執行的函數
struct work_struct *work1;//定義一項工作
void work1_func(struct work_struct *work)
{
printk(KERN_WARNING"this is work1>\n");
}
work1 = kmalloc(sizeof(struct work_struct), GFP_KERNEL);
INIT_WORK(work1 , work1_func );
2.3. queue_work函數用法示例：
也是兩個參數：
一個是工作隊列指針 struct workqueue_struct *wq
一個是工作指針
queue_work(my_wq, work1);
下面根據上面的分析這裡貼出一個示例小程式：
#include <linux/slab.h> /* for kmalloc */
struct workqueue_struct *my_wq; //定義一個工作隊列指針
struct work_struct *work1; //定義一項工作
struct work_struct *work2; //定義一項工作
void work1_func(struct work_struct *work)
printk(KERN_WARNING"this is work1>\n");
void work2_func(struct work_struct *work)
printk(KERN_WARNING"this is work2>\n");
int init_que(void)
//1. 建立工作隊列
my_wq = create_workqueue("my_queue");
//2. 建立工作
//work1 = kmalloc(sizeof(struct work_struct), GFP_KERNEL);
work1 = kmalloc(sizeof(struct work_struct),GFP_KERNEL);
INIT_WORK(work1 , work1_func );
//3. 挂載（送出）送出工作
queue_work(my_wq, work1);
work2 = kmalloc(sizeof(struct work_struct), GFP_KERNEL);
INIT_WORK(work2 , work2_func );
queue_work(my_wq, work2);
void clean_que(void)
module_init(init_que);
module_exit(clean_que);
3. 使用工作隊列實作分層
在大多數情況下，驅動并不需要自己建立工作隊列，隻需定義工作，然後将工作送出到核心已經定義好的工作隊列keventd_wq中。
3.1 送出工作到預設隊列
schedule_work
在上面的代碼這樣修改也是同樣的效果：
有了上面的基礎，然後對之前的按鍵驅動進行改進！通過中斷分層來實作按鍵驅動
按鍵中斷處理程式 硬體處理部分比較簡單，中斷上半部 硬體中斷處理基本可以不做
下半部 和硬體沒有什麼關系的部分，就是下面列印按鍵值部分 可以放到按鍵中斷以外來處理，為系統節省更多的時間出來，避免應為中斷程式處理部分耗時過長造成中斷丢失！
struct work_struct *work1;//定義一項工作
//3. 送出下半部
schedule_work(work1);
work1 = kmalloc(sizeof(struct work_struct),GFP_KERNEL);
編譯并且insmod安裝這個驅動子產品，同樣可以看到按鍵列印的效果！不過本質上驅動處理效率上提高了！當然這裡隻是一個很簡單的例程！
按鍵定時器去抖：
按鍵所用開關為機械彈性開關，當機械觸點斷開、閉合時，由于機械觸點的彈性作用，開關不會馬上穩定接通或斷開。因而在閉合及斷開的瞬間總是伴随有一連串的抖動。
按鍵去抖動的方法主要有兩種，一種是硬體電路去抖動；另一種就是軟體延時去抖。而延時一般由分為兩種，一種是for循環等待，另一種是定時器延時，在作業系統中，由于效率方面的原因，一般不允許使用for循環來等待，隻能使用定時器。
核心定時器：
上面兩個重要的成員（紅色部分）
expires: 逾時也就是定時多長時間
function: 函數指針
這之間的函數就不細說了，還是同樣的方法不會就檢視核心代碼！上面的按鍵驅動實際上是不完善的，按一下會列印好幾個按鍵按下的資訊，這裡利用上面介紹到的核心定時器知識優化上面的按鍵程式：
#define GPNCON 0x7F008830
#define GPNDAT 0x7F008834
unsigned int *gpio_data;
struct timer_list key_timer; //定義一個定時器key_timer
//啟動定時器 jiffies是全局變量，用來表示目前系統時間 1S=1000個滴答數
mod_timer(&key_timer,jiffies + HZ/10); //設定100ms逾時 1HZ=1S
void key_timer_func(unsigned long data)
unsigned int key_val;
key_val = readw(gpio_data)&0x01; //隻讀取最後一位
if(key_val == 0)
printk(KERN_WARNING"OK6410 key0 down!\n");
gpio_data = ioremap(GPNDAT, 4);//将實體位址轉化為虛拟位址
//初始化定時器
init_timer(&key_timer);
key_timer.function = key_timer_func; //将定義的函數指派給函數指針
//注冊定時器
add_timer(&key_timer);
if( (err = request_irq(S3C_EINT(0),key_int, IRQF_TRIGGER_FALLING, "key", 0)) < 0 )
編譯運作可以看到：按一下按鍵 隻列印一個OK6410 key0 down!
在上面的基礎上繼續優化，實作多按鍵驅動這裡增加key5按鍵！（結合上邊的原理圖部分）
key_val = readw(gpio_data)&0x20; //隻讀取最後一位
printk(KERN_WARNING"OK6410 key5 down!\n");
data &= ~0b110000000011; //先清零
data |= 0b100000000010; //後兩位設定成0b10
if( (err = request_irq(S3C_EINT(5),key_int, IRQF_TRIGGER_FALLING, "key", 0)) < 0 )
運作效果：
阻塞型驅動設計：
阻塞的必要性：
1. 當一個裝置無法立即滿足使用者的讀寫請求時應當如何處理？例如： 調用read時，裝置沒有資料提供，但以後可能會有：或者一個程序試圖向裝置寫入資料，但是裝置暫時沒有準備好接受資料。當上述情況發生的時候，驅動程式應當阻塞程序，當它進入等待（睡眠）狀态，直到請求可以得到滿足。
2. 在實作阻塞型驅動的過程中，也需要有一個“候車室”來安排被阻塞的程序“休息”，當喚醒它們的條件成熟時，則可以從“候車室”中将這些程序喚醒。而這個“候車室”就是等待隊列。
這裡結合阻塞型驅動的知識點繼續優化程式代碼！這裡順便寫個應用測試程式來測試按鍵驅動！
key.c代碼
#include<linux/uaccess.h> /* for copy_to_usr */
#include <linux/sched.h>
unsigned int key_num = 0;
wait_queue_head_t key_q; //定義一個等待隊列
//printk(KERN_WARNING"OK6410 key0 down!\n");
key_num = 1;
//printk(KERN_WARNING"OK6410 key5 down!\n");
key_num = 6;
wake_up(&key_q);
//return 0;
return IRQ_HANDLED;
ssize_t key_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *pos)
wait_event(key_q,key_num);//休眠 沒有按下為0
//将key_value值傳回給使用者空間
printk(KERN_WARNING"in kernel :key num is %d\n",key_num);
copy_to_user(buf, &key_num, 4); //buf為使用者空間傳過來的位址
key_num = 0;
return 4;
.read = key_read,
.name = "6410key",
static int key_init11(void)
if( (err = request_irq(S3C_EINT(0),key_int, IRQF_TRIGGER_FALLING, "6410key", 0)) < 0 )
if( (err = request_irq(S3C_EINT(5),key_int, IRQF_TRIGGER_FALLING, "6410key", 0)) < 0 )
//初始化一個等待隊列
init_waitqueue_head(&key_q);
free_irq(S3C_EINT(5), 0);//登出中斷 這裡irqnumber參數暫時用一個變量來表示（中斷号）
module_init(key_init11);
key_app.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
int main(void)
int fd;
int key_num;
int ret;
//1. 打開裝置
fd = open("/dev/ok6410key", 0);
if(fd < 0)
printf("open key_device fail!\n");
//2. 讀取裝置
ret = read(fd, &key_num, 4);
if(ret == -1)
printf("read fail\n");
printf("key is %d\n", key_num);
//3. 關閉裝置
close(fd);
Makefile
obj-m := key.o
KDIR := /home/kernel/linux-ok6410
all:
make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules CROSS_COMPILE=arm-linux- ARCH=arm
clean:
rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers *.bak *.order
編譯：
同步到開發上,安裝驅動子產品 insmod key.ko
然後mknod /dev/ok6410key c 10 200
這一行的指令作用是産生裝置結點供應用程式通路 ，ok6410key為裝置名字 c表示這個是字元裝置 混雜裝置也是字元裝置 10 是混雜字元裝置的統一裝置号 200是在驅動程式中定義的次裝置号.
運作應用程式按下按鍵效果截圖：
終于搞定了！
（曆時兩天半）
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