Linux驅動入門系列
Linux驅動入門（一）字元裝置驅動基礎
Linux驅動入門（二）操作硬體
Linux驅動入門（三）Led驅動
Linux驅動入門（四）非阻塞方式實作按鍵驅動
Linux驅動入門（五）阻塞方式實作按鍵驅動
Linux驅動入門（六）poll機制實作按鍵驅動
Linux驅動入門（七）使用定時器消除按鍵抖動
Linux驅動入門（六）poll機制實作按鍵驅動
文章目錄
- Linux驅動入門（六）poll機制實作按鍵驅動
-
- 一、poll應用程式設計
- 二、驅動poll機制的實作
- 三、源碼
- 四、測試
如何使用read阻塞去讀取按鍵驅動，那麼就意味着一個線程隻能監聽一個按鍵，如果想要監聽多個按鍵，就需要啟動多個線程，開啟線程會耗費資源，并且多線程會增加程式設計難度，那麼有沒有一種機制，使得一個線程可以監聽多路IO呢？
Linux提供的select、poll、epoll機制，select、poll、epoll可以監聽多路IO的狀态，直到有IO滿足條件（可讀或可寫等）時傳回
其中select、poll系統調用的實作原理是類似的，epoll有别于這兩者
但是對于底層驅動的實作都是一樣的，都是實作驅動的poll函數
本文将介紹如何實作一個支援多路IO複用的驅動程式
一、poll應用程式設計
這裡以poll為例，編寫一個應用程式
- poll函數原型
/* * fds：這是一個數組，每一個數組元素表示要監聽的檔案描述符以及相應的事件 * nfds：數組的個數 * timeout：逾時時間 * 傳回值：成功傳回準備好的事件個數，逾時放回0，出錯放回-1 */ int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout); - struct pollfd結構體
對于events和revents部分取值如下struct pollfd { int fd; //要監聽的檔案描述符 short events; //要監聽的事件 short revents; //放回結果 };POLLIN //可讀 POLLOUT //可寫
示例
#include <stdio.h>
#include <poll.h>
#include <string.h>
#define MAX_FD 100
int main(int argc, char* argv[])
{
struct pollfd fds[MAX_FD];
int nfds;
char buf[1024];
int len;
int i;
memset(fds, 0, sizeof(fds));
/* 添加要監聽的事件 */
fds[0].fd = 0; //标準輸入
fds[0].events = POLLIN; //可讀
/* 添加其他要監聽的事件 */
while(1)
{
nfds = poll(fds, MAX_FD, -1); //阻塞等待
if(nfds < 0)
{
printf("poll err.\n");
return -1;
}
for(i = 0; i < MAX_FD; i++)
{
if(fds[i].revents | POLLIN) //可讀
{
len = read(fds[i].fd, buf, 1024);
if(len < 0)
{
printf("read err.\n");
return -1;
}
buf[len] = '\0';
printf("read buf: %s\n", buf);
}
}
}
return 0;
}
上述例子中隻是監聽了一路IO（标準輸入），你可以編譯運作檢視運作效果
二、驅動poll機制的實作
實際上select、poll、epoll的實作都是利用等待隊列機制，将執行select、poll、epoll的程序挂到每一個驅動程式的等待隊列中，然後睡眠等待，直到被喚醒
驅動程式的poll函數至少會被select、poll、epoll系統調用調用兩次
第一次是将select、poll、epoll所在的程序調用驅動程式的poll函數，将自己挂到驅動程式的等待隊列中
第二次是select、poll、epoll所在的程序被驅動程式喚醒，再次驅動程式的poll函數，擷取驅動程式滿足的條件（可讀或可寫）
Linux核心給驅動程式實作poll機制提供了一個函數
/*
* wait_address：驅動程式的等待隊列頭
* p：有select、poll、epoll傳遞過來的參數
*/
void poll_wait(struct file * filp, wait_queue_head_t * wait_address, poll_table *p);
該函數的作用就是将調用select、poll、epoll的程序挂到驅動程式的等待隊列中
驅動程式一般如下面實作poll機制
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_wq_head); //定義并初始化一個等待隊列頭
static unsigned int button_poll(struct file *file, struct poll_table_struct *poll_table)
{
unsigned int mask = 0;
/* 第一次被調用時，将調用select、poll、epoll的程序加入驅動的等待隊列中 */
poll_wait(file, &button_wq_head, poll_table);
/* 第二次被調用時，如果條件滿足，傳回狀态，之後poll會傳回 */
if(conditon)
mask = POLLIN | POLLRDNORM;
return mask;
}
實作一個支援多路複用的驅動程式很簡單，隻需要加入上述幾行代碼
但是要弄清除這裡面的來龍去脈并不是一件容易的事，至少你需要熟悉核心的等待隊列，然後分析poll、select、epoll的源碼，如果你有這個興趣的話，可以看一下下面幾篇文章
Linux poll核心源碼剖析
Linux select核心源碼剖析
Linux epoll核心源碼剖析
三、源碼
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/poll.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
static dev_t dev_id;
static struct cdev *button_dev;
static struct class *button_class;
/* 定義并初始化一個等待隊列頭 */
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_wq_head);
static int button_val;
static int button_press;
static irqreturn_t button_irq(int irq, void *data)
{
/* 判斷等待隊列中是否有等待元素 */
if(!waitqueue_active(&button_wq_head))
return IRQ_HANDLED;
/* 讀取按鍵值 */
button_val = gpio_get_value(S5PV210_GPH0(2));
button_press = 1;
/* 喚醒等待隊列 */
wake_up_interruptible(&button_wq_head);
return IRQ_HANDLED;
}
static int button_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
int ret;
ret = request_irq(IRQ_EINT2, button_irq, IRQF_TRIGGER_FALLING, "button_irq", NULL);
return 0;
}
static ssize_t button_read(struct file *file, char __user *data, size_t size, loff_t *loff)
{
int ret;
int val;
val = button_val;
ret = copy_to_user(data, &val, sizeof(val));
return sizeof(val);
}
static int button_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
free_irq(IRQ_EINT2, NULL);
return 0;
}
static unsigned int button_poll(struct file *file, struct poll_table_struct *poll_table)
{
unsigned int mask = 0;
if (!button_press)
{
poll_wait(file, &button_wq_head, poll_table);
}
else
{
button_press = 0;
mask = POLLIN | POLLRDNORM;
}
return mask;
}
static struct file_operations button_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = button_open,
.read = button_read,
.release = button_release,
.poll = button_poll,
};
static __init int button_init(void)
{
/* 申請裝置号 */
alloc_chrdev_region(&dev_id, 1, 1, "button");
/* 配置設定字元裝置 */
button_dev = cdev_alloc();
/* 設定字元裝置 */
cdev_init(button_dev, &button_fops);
/* 注冊字元裝置 */
cdev_add(button_dev, dev_id, 1);
/* 建立裝置節點 */
button_class = class_create(THIS_MODULE, "button"); //建立類
device_create(button_class, NULL, dev_id, NULL, "button"); //建立裝置節點
gpio_request(S5PV210_GPH0(2), "button");
return 0;
}
static __exit void button_exit(void)
{
/* 登出裝置節點 */
device_destroy(button_class, dev_id);
class_destroy(button_class);
/* 登出字元裝置 */
cdev_del(button_dev);
kfree(button_dev);
/* 登出注冊的裝置号 */
unregister_chrdev_region(dev_id, 1);
gpio_free(S5PV210_GPH0(2));
}
module_init(button_init);
module_exit(button_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
四、測試
将上述驅動儲存為
button_drv.c
，執行Makefile，加載驅動子產品
- 測試應用程式
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <poll.h> #define BUTTON_DEV "/dev/button" int main(int argc, char* argv[]) { int val; struct pollfd fds[1]; int fd = open(BUTTON_DEV, O_RDONLY); if(fd < 0) { printf("failed to open %s\n", BUTTON_DEV); return -1; } fds[0].fd = fd; fds[0].events = POLLIN; while(1) { poll(fds, 1, -1); printf("poll return\n"); if(fds[0].revents & POLLIN) { read(fd, &val, sizeof(val)); if(val == 0) { printf("button press\n"); } } } close(fd); return 0; }編譯運作
運作效果，隻有按鍵按下時，poll才會放回
![Linux核心開發之阻塞非阻塞IO----輪詢操作[圖]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACwAAAAAAQABAAACAkQBADs=)