Linux驅動程式開發之三----按鍵驅動（Tiny6410）

在Linux驅動程式開發之三----按鍵驅動（Tiny6410）博文中讨論了使用中斷來實作按鍵驅動，毫無疑問，中斷方式效率相當高，但是在此之前，CPU要想獲知按鍵的狀态都是通過查詢方式來實作的，查詢方式就是CPU不停的檢查按鍵的狀态，如果有變化則立即輸出，而中斷是外設向CPU傳遞消息，告訴CPU自己狀态改變了，要求CPU進行處理，而其他時間CPU可以做自己想做的事情，和微機原理以及作業系統課程中講的一樣，代碼實作如下：

首先編寫驅動架構，然後配置KEY值的GPIO管腳為輸入，然後實作read函數，在read函數中讀取KEY值，并拷貝到使用者空間，使用者程式則不停的讀取按鍵的狀态，如果變低則輸出一條消息，否則不輸出。Tiny6410中按鍵的電路圖如下：

當未按下時，K1~K8為高電平，當按下後為低電平。

按鍵對應GPIO

KEY	GPIO管腳
KEY1	GPN0
KEY2	GPN1
KEY3	GPN2
KEY4	GPN3
KEY5	GPN4
KEY6	GPN5
KEY7	GPL11
KEY8	GPL12

詳細代碼如下：

[cpp] view plain copy print ?

1. #include <linux/module.h>//MODULE_LICENSE,MODULE_AUTHOR  
2. #include <linux/init.h>//module_init/module_exit  
3. #include <linux/fs.h>//file_operations  
4. #include <asm/io.h>//ioread32,iowrite32  
5. #include <linux/cdev.h>//cdev  
6. #include <mach/map.h>//定義了S3C64XX_VA_GPIO  
7. #include <mach/regs-gpio.h>//定義了gpio-bank-n中使用的S3C64XX_GPN_BASE  
8. #include <mach/gpio-bank-n.h>//定義了GPNCON  
9. #include <mach/gpio-bank-l.h>//定義了GPNCON  
10. #include <linux/wait.h>//wait_event_interruptible(wait_queue_head_t q,int condition);  
11. //wake_up_interruptible(struct wait_queue **q)  
12. #include <linux/sched.h>//request_irq,free_irq  
13. #include <asm/uaccess.h>//copy_to_user  
14. #include <linux/irq.h>//IRQ_TYPE_EDGE_FALLING  
15. #include <linux/interrupt.h>//request_irq,free_irq  
16. #include <linux/device.h>//class device  
17. MODULE_AUTHOR("jefby");  
18. MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");  
19. MODULE_DESCRIPTION("Tiny 6410 buttons with search");  
20. #define GPNCON 0x7F008830  
21. #define GPLCON0 0x7F008810  
22. static volatile unsigned int * gpncon = NULL;  
23. static volatile unsigned int * gpndat = NULL;  
24. static volatile unsigned int * gplcon = NULL;  
25. static volatile unsigned int * gpldat = NULL;  
26. //按鍵裝置的主裝置号  
27. static int buttons_major = 0;  
28. //裝置号  
29. dev_t dev;  
30. //字元裝置  
31. struct cdev * buttons_cdev;  
32. static struct class * tiny6410_buttons_class = NULL;  
33. static struct device * tiny6410_buttons_device = NULL;  
34. //裝置打開操作，主要完成BUTTONS所對應的GPIO的初始化，注冊使用者中斷處理函數  
35. int  buttons_open(struct inode *inode,struct file *filp)  
36. {  
37.     unsigned val;  
38.     gpncon = (volatile unsigned int*)ioremap(GPNCON,16);  
39.     gpndat = gpncon + 1;  
40.     val = ioread32(gpncon);//讀取GPNCON的值  
41.     val = (val & ~(0xFFF));//設定GPIO 0～5為輸入  
42.     iowrite32(val,gpncon);  
43.     //設定KEY7,KEY8為輸入,gpl11,gpl12  
44.     gplcon = (volatile unsigned int*)ioremap(GPLCON0,16);  
45.     gpldat = gplcon + 2;//gpldat  
46.     val = ioread32(gplcon+1);//讀取GPNCON1的值  
47.     val = (val & ~(0xFF<<12));//設定GPL11和12為輸入  
48.     iowrite32(val,gplcon+1);  
49.     printk("buttons open.\n");  
50.     return 0;  
51. }  
52. //按鍵讀若沒有鍵被按下，則使程序休眠；若有按鍵被按下，則拷貝資料到使用者空間，然後清零  
53. int buttons_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t len, loff_t * pos)  
54. {  
55.     unsigned char keyval[8]={0};  
56.     unsigned int temp=0;  
57.     int i=0;  
58.     if(len != 8)  
59.         return -1;  
60.     temp=ioread32(gpndat);  
61.     //讀取KEY1~KEY6的值  
62.     for(i=0;i<6;++i){  
63.         keyval[i] = (temp&(0x1<<i))?1 : 0;  
64.     }  
65.     temp = ioread32(gpldat);  
66.     //讀取KEY7和KEY8的值  
67.     keyval[6]=(temp&(0x1<<11))?1:0;  
68.     keyval[7]=(temp&(0x1<<12))?1:0;  
69.     copy_to_user(buf,keyval,sizeof(keyval));  
70.     return 0;  
71. }  
72. //主要是解除安裝使用者中斷處理程式  
73. int buttons_close(struct inode *inode,struct file *filp)  
74. {  
75.     printk("buttons close.\n");  
76.     return 0;  
77. }  
78. static struct file_operations buttons_fops = {  
79.     .owner = THIS_MODULE,  
80.     .read = buttons_read,  
81.     .release = buttons_close,  
82.     .open = buttons_open,  
83. };  
84. static int module_buttons_init(void)  
85. {  
86.     int err=0;  
87.     int result=0;  
88.     printk("Tiny6410 buttons module init.\n");    
89.     if(buttons_major){  
90.         dev = MKDEV(buttons_major,0);  
91.         result = register_chrdev_region(dev,1,"buttons");  
92.     }else{  
93.         result = alloc_chrdev_region(&dev,0,1,"buttons");  
94.         buttons_major = MAJOR(dev);  
95.     }  
96.     if(result < 0){  
97.         printk(KERN_WARNING "buttons : can't get major %d\n",buttons_major);  
98.     }  
99.     printk("buttons major is %d",buttons_major);  
100.     buttons_cdev = cdev_alloc();  
101.     buttons_cdev ->ops = &buttons_fops;  
102.     cdev_init(buttons_cdev,&buttons_fops);  
103.     cdev_add(buttons_cdev,dev,1);  
104.     tiny6410_buttons_class = class_create(THIS_MODULE, "tiny6410buttons");  
105.     if (IS_ERR(tiny6410_buttons_class)) {  
106.         err = PTR_ERR(tiny6410_buttons_class);  
107.         printk("create class error.\n");  
108.     }  
109.     tiny6410_buttons_device = device_create(tiny6410_buttons_class, NULL, MKDEV(buttons_major, 0), NULL,  
110.                   "buttons");  
111.     printk("buttons add ok.\n");  
112.     return 0;  
113. }  
114. static void module_buttons_exit(void)  
115. {  
116.     iounmap(gpncon);  
117.     device_destroy(tiny6410_buttons_class, MKDEV(buttons_major, 0));  
118.     class_destroy(tiny6410_buttons_class);  
119.     cdev_del(buttons_cdev);  
120.     unregister_chrdev_region(dev,1);  
121.     printk("Tiny6410 buttons module exit");  
122. }  
123. module_init(module_buttons_init);  
124. module_exit(module_buttons_exit);  

使用者程式的代碼如下：

[cpp] view plain copy print ?

1. #include <stdio.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <unistd.h>  
4. #include <sys/ioctl.h>  
5. int main(int argc,char **argv)  
6. {  
7.     int i;  
8.     int ret;  
9.     int fd;  
10.     unsigned char keyval[8]={1,1,1,1,1,1,1,1};  
11.     static int cnt = 0;  
12.     //打開裝置  
13.     fd = open("/dev/buttons",0);  
14.     if(fd < 0){  
15.         printf("can't open /dev/buttons\n");  
16.         return -1;  
17.     }  
18.     while(1){  
19.         for(i=0;i<8;++i){  
20.             ret = read(fd,keyval,sizeof(keyval));  
21.             if(ret < 0){  
22.                 printf("read err.\n");  
23.                 return -1;  
24.             }  
25.             if(keyval[i] == 0){  
26.                 printf("%d:KEY%d entered.\n",cnt++,i+1);  
27.             }  
28.         }//for  
29.     }//while(1)  
30.     close(fd);  
31.     return 0;  
32. }  

運作截圖如下：

可以看出每按下一次就會列印出一串消息，說明那個按鍵被按下。使用top指令檢視目前的CPU使用率，截圖如下：可以看出，查詢方式下确實效率太低了，CPU被占用了90%多以上