嵌入式Linux之我行——2440按键驱动实例开发详解（带去抖动）
2012-05-04 09:28
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[align=center]嵌入式Linux之我行——按键驱动在2440上的实例开发（带去抖动） [/align]
分类：
内核、驱动开发篇
原文链接：http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=22174347&do=blog&cuid=2097608
嵌入式Linux之我行，主要讲述和总结了本人在学习嵌入式linux中的每个步骤。一为总结经验，二希望能给想入门嵌入式Linux的朋友提供方便。如有错误之处，谢请指正。
共享资源，欢迎转载：http://hbhuanggang.cublog.cn
一、开发环境
主 机：VMWare--Fedora 9
开发板：Mini2440--64MB Nand, Kernel:2.6.30.4
编译器：arm-linux-gcc-4.3.2
二、实现步骤
1. 硬件原理图分析。由原理图可知每个按键所用到的外部中断分别是EINT8、EINT11、EINT13、EINT14、EINT15、EINT19，所对应的IO口分别是GPG0、GPG3、GPG5、GPG6、GPG7、GPG11。再由按键的接口电路可知，当按键按下时按键接通，中断线上原有的VDD33V高电平被拉低，从而触发中断的产生。
2. 开始编写合适mini2440的按键驱动（含去抖动功能），文件名：my2440_buttons.c
1）按键驱动基本框架。这里我就指定主设备号为232，简单的注册为字符设备，另定义了一个结构体把按键要用到的资源组织起来
2）设备注册时用到的设备操作结构体buttons_fops的定义。这里由于按键是输入的设备，所以这里只有read，没有write，另因在应用程序中要实时监测哪个按键被按下，故这里就用poll在内核中遍历，来提供给应用中的select遍历判断资源是否可获取，可获取才来read
3）设备操作结构体中open的实现。 在open中分别实现了IO口的配置、中断触发的方式、申请中断、初始化6个按键的初始状态和初始化6个按键去抖动定时器。中断服务程序为buttons_interrupt，传过去的参数是当前的中断号和索引；定时器服务程序为buttons_timer，传过去的参数是当前定时器的索引。注意：这里有一个关键字volatile，为什么要用这个关键字呢？请看这里：http://blog.chinaunix.net/u1/41845/showart_2038284.html
4）中断服务程序和去抖动定时器服务程序的实现。这里的中断服务和定时器服务互相的作用，首先中断触发后启动延时定时器，进入定时器服务后处理按键的状态，最后当前按键抬起后，中断服务又开始处理新的中断
5)读设备的实现。从电路图可以看出按键设备相对于CPU来说为输入设备，所以这里只有read,而没有write
6）驱动中的轮询。这个与应用程序中的select的使用相对应
7）设备的关闭。
3. 完整的按键驱动代码
4.将按键驱动代码部署到内核中。
5.配置内核，选择按键设备选项
6. 编译内核并下载到开发板上，查看已加载的设备：#cat /proc/devices，可以看到my2440_buttons的主设备号为232
7.编写应用程序测试按键驱动，文件名：buttons_test.c
8.在开发主机上交叉编译测试应用程序，并复制到文件系统的/usr/sbin目录下，然后重新编译文件系统下载到开发板上
9. 在开发板上的文件系统中创建一个按键设备的节点，然后运行测试程序，效果图如下，观测按开发板上的按键时，在串口工具中会输出对应按键被按下的信息，也不会出现抖动现象（即按某个按键时，不会多次产生该按键按下的情况）
三、补充问题
1.当我们启动开发板后，按键驱动就会被自动加载，这个时候，我们执行#cat /proc/interrupts命令查看系统当前使用的中断情况，没有发现有按键的中断，这是为什么？看看我们的驱动代码就知道了，原来，按键驱动中的中断申请是在设备打开里面，这个时候设备只加载了还没有打开，所以这里还没有
2.修改驱动代码，把中断的申请放到设备初始化加载里面（即将open中所有的代码移到button_init中），再来看看系统中断使用的情况，按键的中断就出现了。52、55、57、58、59、63分别为6个按键的中断号，KEY0~KEY5按键名称就是驱动中提到注意的地方（注意这个名称，在后面的一个现象中会出现），就是在这里出现了
分类：
内核、驱动开发篇
原文链接：http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=22174347&do=blog&cuid=2097608
嵌入式Linux之我行，主要讲述和总结了本人在学习嵌入式linux中的每个步骤。一为总结经验，二希望能给想入门嵌入式Linux的朋友提供方便。如有错误之处，谢请指正。
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一、开发环境
主 机：VMWare--Fedora 9
开发板：Mini2440--64MB Nand, Kernel:2.6.30.4
编译器：arm-linux-gcc-4.3.2
二、实现步骤
1. 硬件原理图分析。由原理图可知每个按键所用到的外部中断分别是EINT8、EINT11、EINT13、EINT14、EINT15、EINT19，所对应的IO口分别是GPG0、GPG3、GPG5、GPG6、GPG7、GPG11。再由按键的接口电路可知，当按键按下时按键接通，中断线上原有的VDD33V高电平被拉低，从而触发中断的产生。
2. 开始编写合适mini2440的按键驱动（含去抖动功能），文件名：my2440_buttons.c
1）按键驱动基本框架。这里我就指定主设备号为232，简单的注册为字符设备，另定义了一个结构体把按键要用到的资源组织起来
#include<linux/kernel.h> #include <linux/module.h> #include <linux/init.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/errno.h> #include<mach/regs-gpio.h> #include<mach/hardware.h>
#define DEVICE_NAME "my2440_buttons"
//设备名称
#define DEVICE_MAJOR 232 //主设备号
//组织硬件资源结构体
struct button_irq_desc
{
int irq; //中断号
int pin; //对应的IO引脚
int pin_setting;//引脚配置
char *name; //按键名称，注意这个名称，在后面的一个现象中会出现
};
//定义6个按键资源结构体数组
static struct button_irq_desc button_irqs[]=
{
{IRQ_EINT8 , S3C2410_GPG0, S3C2410_GPG0_EINT8
, "KEY0"},
{IRQ_EINT11, S3C2410_GPG3, S3C2410_GPG3_EINT11
, "KEY1"},
{IRQ_EINT13, S3C2410_GPG5, S3C2410_GPG5_EINT13
, "KEY2"},
{IRQ_EINT14, S3C2410_GPG6, S3C2410_GPG6_EINT14
, "KEY3"},
{IRQ_EINT15, S3C2410_GPG7, S3C2410_GPG7_EINT15
, "KEY4"},
{IRQ_EINT19, S3C2410_GPG11, S3C2410_GPG11_EINT19,"KEY5"},
};
static int __init button_init(void)
{
int ret;
//注册字符设备
ret = register_chrdev(DEVICE_MAJOR, DEVICE_NAME,&buttons_fops);
if(ret
< 0)
{
printk(DEVICE_NAME
" register faild!\n");
return ret;
}
return 0;
}
static void __exit button_exit(void)
{
//注销字符设备
unregister_chrdev(DEVICE_MAJOR, DEVICE_NAME);
}
module_init(button_init);
module_exit(button_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Huang Gang");
MODULE_DESCRIPTION("My2440 button driver"); |
#include<linux/poll.h> //poll要用到的头文件 //设备操作列表
static struct file_operations buttons_fops=
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = buttons_open,
.release
= buttons_close,
.read = buttons_read,
.poll
= buttons_poll,
}; |
//中断要用到的头文件 #include<linux/interrupt.h> #include<linux/irq.h> #include<asm/irq.h> #define KEY_DOWN 0 //按键按下 #define KEY_UP 1 //按键抬起 #define KEY_UNCERTAIN 2 //按键不确定 #define KEY_COUNT 6 //6个按键 static volatile intkey_status[KEY_COUNT]; //记录6个按键的状态 static struct timer_list key_timers[KEY_COUNT]; //6个按键去抖动定时器 staticint buttons_open(struct inode*inode,
struct file
*file)
{
int i;
int ret;
for(i
= 0; i < KEY_COUNT; i++)
{
//设置6个IO口为中断触发方式
s3c2410_gpio_cfgpin(button_irqs[i].pin, button_irqs[i].pin_setting);
//设置中断下降沿为有效触发
set_irq_type(button_irqs[i].irq, IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);
//申请中断(类型为快速中断，中断服务时屏蔽所有外部中断？)
ret = request_irq(button_irqs[i].irq, buttons_interrupt,
IRQF_DISABLED, button_irqs[i].name,(void
*)i);
if(ret)
{
break;
}
//初始化6个按键的状态为抬起
key_status[i]= KEY_UP;
//初始化并设置6个去抖定时器
setup_timer(&key_timers[i], buttons_timer,
i);
}
if(ret)
{
//中断申请失败处理
i--;
for(; i>= 0; i--)
{
//释放已注册成功的中断
disable_irq(button_irqs[i].irq);
free_irq(button_irqs[i].irq,(void
*)i);
}
return -EBUSY;
}
return 0;
} |
#define KEY_TIMER_DELAY1 (HZ/50) //按键按下去抖延时20毫秒 #define KEY_TIMER_DELAY2 (HZ/10) //按键抬起去抖延时100毫秒 staticvolatileint ev_press = 0; //按键按下产生标识，用于在读设备的时候来判断是否有数据可读，否则进程睡眠 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq); //等待队列的定义并初始化
static irqreturn_t buttons_interrupt(int irq,void
*dev_id)
{
//获取当前按键资源的索引
int key =(int)dev_id;//判断当前按键的状态已经抬起后才服务中断
if(key_status[key]== KEY_UP)
{
//设置当前按键的状态为不确定
key_status[key]= KEY_UNCERTAIN;
//设置当前按键按下去抖定时器的延时并启动定时器
key_timers[key].expires= jiffies
+ KEY_TIMER_DELAY1;
add_timer(&key_timers[key]);
}
return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}
static void buttons_timer(unsignedlong
arg)
{
//获取当前按键资源的索引
int key =arg;
//获取当前按键引脚上的电平值来判断按键是按下还是抬起
int up = s3c2410_gpio_getpin(button_irqs[key].pin);
if(!up)//低电平，按键按下
{
if(key_status[key]== KEY_UNCERTAIN)
{
//标识当前按键状态为按下
key_status[key]= KEY_DOWN;
//标识当前按键已按下并唤醒等待队列让设备进行读取
ev_press = 1;wake_up_interruptible(&button_waitq);
}
//设置当前按键抬起去抖定时器的延时并启动定时器
key_timers[key].expires=
jiffies + KEY_TIMER_DELAY2;
add_timer(&key_timers[key]);
}
else//高电平，按键抬起
{
//标识当前按键状态为抬起
key_status[key]=
KEY_UP;
}
} |
staticint buttons_read(structfile
*file,char __user
*buf,size_t
count, loff_t*offp)
{
unsigned long ret;
if(!ev_press)//按键按下发生标识，0没有发生
{
if(file->f_flags& O_NONBLOCK)
{
//应用程序若采用非阻塞方式读取则返回错误
return
-EAGAIN;
}
else
{
//以阻塞方式读取且按键没按下产生，让等待队列进入睡眠
wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
}
}
//1为按键按下产生，并清除标识为0，准备给下一次判断用
ev_press = 0;
//将内核中的按键状态数据拷贝到用户空间给应用程序使用
ret = copy_to_user(buf,(void
*)key_status,min(sizeof(key_status),count));
return ret ?-EFAULT
: min(sizeof(key_status),count);
} |
//驱动程序中的轮询，用于应用程序中的轮询查询是否可对设备进行访问
static int buttons_poll(structfile
*file,struct poll_table_struct
*wait)
{
unsigned int mask= 0;
//添加等待队列到等待队列表中(poll_table)
poll_wait(file,&button_waitq, wait);
if(ev_press)
{
//标识数据可以获得
mask |= POLLIN| POLLRDNORM;
}
return mask;
} |
staticint buttons_close(struct inode*inode,
struct file
*file)
{
int i;
//释放6个定时器和中断
for(i
= 0; i < KEY_COUNT; i++)
{
del_timer(&key_timers[i]);
disable_irq(button_irqs[i].irq);
free_irq(button_irqs[i].irq,(void
*)i);
}
return 0;
} |
/* |
#cp-f my2440_buttons.c/linux-2.6.30.4/drivers/char//把驱动源码复制到内核驱动的字符设备下 |
#gedit/linux-2.6.30.4/drivers/char/Kconfig//添加按键设备配置 |
config MY2440_BUTTONS tristate "My2440 Buttons Device" depends on ARCH_S3C2440 default y ---help--- My2440 User Buttons |
#gedit/linux-2.6.30.4/drivers/char/Makefile//添加按键设备配置 |
obj-$(CONFIG_MY2440_BUTTONS)+= my2440_buttons.o |
#make menuconfig |
Device Drivers---> Character devices ---> <*> My2440 Buttons Device(NEW) |
7.编写应用程序测试按键驱动，文件名：buttons_test.c
#include<stdio.h>
#include
<stdlib.h>
#include
<errno.h>
int main(int argc,char
**argv)
{
int fd;
int key_status[6];
//以阻塞方式打开设备文件，非阻塞时flags=O_NONBLOCK
fd = open("/dev/my2440_buttons", 0);
if(fd
< 0)
{
printf("Open Buttons Device Faild!\n");
exit(1);
}
while(1)
{
int i;
int ret;
fd_set rds;
FD_ZERO(&rds);
FD_SET(fd,&rds);
//应用程序进行轮询，查询是否可对设备进行访问
ret = select(fd+ 1,
&rds,
NULL,NULL,
NULL);
if(ret< 0)
{
printf("Read Buttons Device Faild!\n");
exit(1);
}
if(ret== 0)
{
printf("Read Buttons Device Timeout!\n");
}
else if(FD_ISSET(fd,&rds))
{
//读设备
ret =
read(fd, key_status,sizeof(key_status));
if(ret!=
sizeof(key_status))
{
if(errno!= EAGAIN)
{
printf("Read Button Device Faild!\n");
}
continue;
}
else
{
for(i= 0; i
< 6; i++)
{
//对应驱动中按键的状态，为0即按键被按下
if(key_status[i]== 0)
{
printf("Key%d DOWN\n", i+ 1);
}
}
}
}
}
close(fd);
return 0;
} |
#arm-linux-gcc-o buttons_test buttons_test.c |
三、补充问题
1.当我们启动开发板后，按键驱动就会被自动加载，这个时候，我们执行#cat /proc/interrupts命令查看系统当前使用的中断情况，没有发现有按键的中断，这是为什么？看看我们的驱动代码就知道了，原来，按键驱动中的中断申请是在设备打开里面，这个时候设备只加载了还没有打开，所以这里还没有
2.修改驱动代码，把中断的申请放到设备初始化加载里面（即将open中所有的代码移到button_init中），再来看看系统中断使用的情况，按键的中断就出现了。52、55、57、58、59、63分别为6个按键的中断号，KEY0~KEY5按键名称就是驱动中提到注意的地方（注意这个名称，在后面的一个现象中会出现），就是在这里出现了
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