Linux驱动程序开发之三----按键驱动（Tiny6410）

在Linux驱动程序开发之三----按键驱动（Tiny6410）博文中讨论了使用中断来实现按键驱动，毫无疑问，中断方式效率相当高，但是在此之前，CPU要想获知按键的状态都是通过查询方式来实现的，查询方式就是CPU不停的检查按键的状态，如果有变化则立即输出，而中断是外设向CPU传递消息，告诉CPU自己状态改变了，要求CPU进行处理，而其他时间CPU可以做自己想做的事情，和微机原理以及操作系统课程中讲的一样，代码实现如下：
首先编写驱动框架，然后配置KEY值的GPIO管脚为输入，然后实现read函数，在read函数中读取KEY值，并拷贝到用户空间，用户程序则不停的读取按键的状态，如果变低则输出一条消息，否则不输出。Tiny6410中按键的电路图如下：



当未按下时，K1~K8为高电平，当按下后为低电平。

按键对应GPIO

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

详细代码如下：

[cpp]
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#include <linux/module.h>//MODULE_LICENSE,MODULE_AUTHOR
#include <linux/init.h>//module_init/module_exit

#include <linux/fs.h>//file_operations
#include <asm/io.h>//ioread32,iowrite32
#include <linux/cdev.h>//cdev
#include <mach/map.h>//定义了S3C64XX_VA_GPIO
#include <mach/regs-gpio.h>//定义了gpio-bank-n中使用的S3C64XX_GPN_BASE
#include <mach/gpio-bank-n.h>//定义了GPNCON
#include <mach/gpio-bank-l.h>//定义了GPNCON
#include <linux/wait.h>//wait_event_interruptible(wait_queue_head_t q,int condition);
//wake_up_interruptible(struct wait_queue **q)
#include <linux/sched.h>//request_irq,free_irq
#include <asm/uaccess.h>//copy_to_user
#include <linux/irq.h>//IRQ_TYPE_EDGE_FALLING
#include <linux/interrupt.h>//request_irq,free_irq
#include <linux/device.h>//class device
MODULE_AUTHOR("jefby");
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_DESCRIPTION("Tiny 6410 buttons with search");

#define GPNCON 0x7F008830
#define GPLCON0 0x7F008810

static volatile unsigned int * gpncon = NULL;
static volatile unsigned int * gpndat = NULL;
static volatile unsigned int * gplcon = NULL;
static volatile unsigned int * gpldat = NULL;
//按键设备的主设备号
static int buttons_major = 0;
//设备号
dev_t dev;
//字符设备
struct cdev * buttons_cdev;

static struct class * tiny6410_buttons_class = NULL;
static struct device * tiny6410_buttons_device = NULL;

//设备打开操作，主要完成BUTTONS所对应的GPIO的初始化，注册用户中断处理函数
int buttons_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
unsigned val;

/*设置buttons对应的GPIO管脚,设置KEY1~KEY6*/
gpncon = (volatile unsigned int*)ioremap(GPNCON,16);
gpndat = gpncon + 1;
val = ioread32(gpncon);//读取GPNCON的值
val = (val & ~(0xFFF));//设置GPIO 0～5为输入
iowrite32(val,gpncon);

//设置KEY7,KEY8为输入,gpl11,gpl12
gplcon = (volatile unsigned int*)ioremap(GPLCON0,16);
gpldat = gplcon + 2;//gpldat
val = ioread32(gplcon+1);//读取GPNCON1的值
val = (val & ~(0xFF<<12));//设置GPL11和12为输入
iowrite32(val,gplcon+1);

/*
val = ioread32(S3C64XX_GPLCON1);
val = (val & ~(0xFF<<12)) | (0x33);
iowrite32(val,S3C64XX_GPLCON1);
*/
printk("buttons open.\n");
return 0;
}
//按键读若没有键被按下，则使进程休眠；若有按键被按下，则拷贝数据到用户空间，然后清零
int buttons_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t len, loff_t * pos)
{
unsigned char keyval[8]={0};
unsigned int temp=0;
int i=0;
if(len != 8)
return -1;
temp=ioread32(gpndat);
//读取KEY1~KEY6的值
for(i=0;i<6;++i){
keyval[i] = (temp&(0x1<<i))?1 : 0;
}
temp = ioread32(gpldat);
//读取KEY7和KEY8的值
keyval[6]=(temp&(0x1<<11))?1:0;
keyval[7]=(temp&(0x1<<12))?1:0;
copy_to_user(buf,keyval,sizeof(keyval));

return 0;

}
//主要是卸载用户中断处理程序
int buttons_close(struct inode *inode,struct file *filp)
{
printk("buttons close.\n");
return 0;
}

static struct file_operations buttons_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = buttons_read,
.release = buttons_close,
.open = buttons_open,
};
/*
模块初始化：
1.申请设备号，默认使用动态分配的方法
2.申请并初始化cdev结构
3.将cdev注册到内核
*/
static int module_buttons_init(void)
{
int err=0;
int result=0;
printk("Tiny6410 buttons module init.\n");
if(buttons_major){
dev = MKDEV(buttons_major,0);
result = register_chrdev_region(dev,1,"buttons");
}else{
result = alloc_chrdev_region(&dev,0,1,"buttons");
buttons_major = MAJOR(dev);
}
if(result < 0){
printk(KERN_WARNING "buttons : can't get major %d\n",buttons_major);
}

printk("buttons major is %d",buttons_major);
buttons_cdev = cdev_alloc();
buttons_cdev ->ops = &buttons_fops;
cdev_init(buttons_cdev,&buttons_fops);
cdev_add(buttons_cdev,dev,1);

tiny6410_buttons_class = class_create(THIS_MODULE, "tiny6410buttons");
if (IS_ERR(tiny6410_buttons_class)) {
err = PTR_ERR(tiny6410_buttons_class);
printk("create class error.\n");
}
tiny6410_buttons_device = device_create(tiny6410_buttons_class, NULL, MKDEV(buttons_major, 0), NULL,
"buttons");
printk("buttons add ok.\n");
return 0;
}

static void module_buttons_exit(void)
{
iounmap(gpncon);
device_destroy(tiny6410_buttons_class, MKDEV(buttons_major, 0));
class_destroy(tiny6410_buttons_class);
cdev_del(buttons_cdev);
unregister_chrdev_region(dev,1);
printk("Tiny6410 buttons module exit");
}

module_init(module_buttons_init);
module_exit(module_buttons_exit);

用户程序的代码如下：

[cpp]
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>

int main(int argc,char **argv)
{
int i;
int ret;
int fd;
unsigned char keyval[8]={1,1,1,1,1,1,1,1};
static int cnt = 0;

//打开设备
fd = open("/dev/buttons",0);
if(fd < 0){
printf("can't open /dev/buttons\n");
return -1;
}
while(1){
for(i=0;i<8;++i){
ret = read(fd,keyval,sizeof(keyval));
if(ret < 0){
printf("read err.\n");
return -1;
}
if(keyval[i] == 0){
printf("%d:KEY%d entered.\n",cnt++,i+1);
}
}//for
}//while(1)
close(fd);
return 0;
}

运行截图如下：



可以看出每按下一次就会打印出一串消息，说明那个按键被按下。使用top命令查看当前的CPU使用率，截图如下：可以看出，查询方式下确实效率太低了，CPU被占用了90%多以上