Linux驱动学习之：按键中断驱动

先说明一下按键与S3C2440芯片的连接方式：
KEY1 <----> EINT8 <----> GPG0
KEY2 <----> EINT11 <----> GPG3
KEY3 <----> EINT13 <----> GPG5
KEY4 <----> EINT14 <----> GPG6
KEY5 <----> EINT15 <----> GPG7
KEY6 <----> EINT19 <----> GPG11

驱动程序源码如下：
(drivers/char/mini2440_buttons.c)

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <mach/hardware.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/gpio.h>

#define DEVICE_NAME "buttons" //设备名称


/*定义中断所用的结构体*/

struct button_irq_desc
{
    int irq; //按键对应的中断号
    int pin; //按键所对应的GPIO 端口
    int pin_setting; //按键对应的引脚描述，实际并未用到，保留
    int number; //定义键值，以传递给应用层/用户态
    char *name; //每个按键的名称
};


/*结构体实体定义*/
static struct button_irq_desc button_irqs [] =
{
    {IRQ_EINT8 , S3C2410_GPG(0) , S3C2410_GPG0_EINT8 , 0, "KEY0"},
    {IRQ_EINT11, S3C2410_GPG(3) , S3C2410_GPG3_EINT11 , 1, "KEY1"},
    {IRQ_EINT13, S3C2410_GPG(5) , S3C2410_GPG5_EINT13 , 2, "KEY2"},
    {IRQ_EINT14, S3C2410_GPG(6) , S3C2410_GPG6_EINT14 , 3, "KEY3"},
    {IRQ_EINT15, S3C2410_GPG(7) , S3C2410_GPG7_EINT15 , 4, "KEY4"},
    {IRQ_EINT19, S3C2410_GPG(11), S3C2410_GPG11_EINT19, 5, "KEY5"},
};

/*开发板上按键的状态变量，注意这里是’0’，对应的ASCII 码为30*/
static volatile char key_values [] = {'0', '0', '0', '0', '0', '0'};

/*因为本驱动是基于中断方式的，在此创建一个等待队列，以配合中断函数使用；当有按键按下并读>取到键值时，将会唤醒此队列，并设置中断标志，以便能通过 read 函数判断和读取键值传递到用户>态；当没有按键按下时，系统并不*/
/*会轮询按键状态，以节省时钟资源*/
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);

/*中断标识变量，配合上面的队列使用，中断服务程序会把它设置为1，read 函数会把它清零*/
static volatile int ev_press = 0;

/*本按键驱动的中断服务程序*/
static irqreturn_t buttons_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
    struct button_irq_desc *button_irqs = (struct button_irq_desc *)dev_id;
    int down;

    // udelay(0);

    /*获取被按下的按键状态*/
    down = !s3c2410_gpio_getpin(button_irqs->pin);

    /*状态改变，按键被按下，从这句可以看出，当按键没有被按下的时候，寄存器的值为1(上拉)，
但按键被按下的时候，寄存器对应的值为0*/
    if (down != (key_values[button_irqs->number] & 1)) { // Changed
        /*如果key1 被按下，则key_value[0]就变为’1’，对应的ASCII 码为31*/
        key_values[button_irqs->number] = '0' + down;
        ev_press = 1; /*设置中断标志为1*/
        wake_up_interruptible(&button_waitq); /*唤醒等待队列*/
    }
    return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

/**在应用程序执行open(“/dev/buttons”,…)时会调用到此函数，在这里，它的作用主要是注册6 个按
键的中断。

 *所用的中断类型是IRQ_TYPE_EDGE_BOTH，也就是双沿触发，在上升沿和下降沿均会产生中断，这样>做

 **是为了更加有效地判断按键状态

 */

static int s3c24xx_buttons_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int i;
    int err = 0;
    for (i = 0; i < sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]); i++)
    {
        if (button_irqs[i].irq < 0)
        {
            continue;
        }

        /*注册中断函数*/
        err = request_irq(button_irqs[i].irq, buttons_interrupt, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH,
                button_irqs[i].name, (void *)&button_irqs[i]);
        if (err)
            break;
    }

    if (err)
    {
        /*如果出错，释放已经注册的中断，并返回*/
        i--;
        for (; i >= 0; i--)
        {
            if (button_irqs[i].irq < 0)
            {
                continue;
            }
            disable_irq(button_irqs[i].irq);
            free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&button_irqs[i]);
        }
        return -EBUSY;
    }

    /*注册成功，则中断队列标记为1，表示可以通过read 读取*/
    ev_press = 1;
    /*正常返回*/
    return 0;
}

/*

 *此函数对应应用程序的系统调用close(fd)函数，在此，它的主要作用是当关闭设备时释放6 个按键
的中断*处理函数

 */

static int s3c24xx_buttons_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int i;
    for (i = 0; i < sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]); i++)
    {
        if (button_irqs[i].irq < 0)
        {
            continue;
        }

        /*释放中断号，并注销中断处理函数*/
        free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&button_irqs[i]);
    }
    return 0;
}
/*

 *对应应用程序的read(fd,…)函数，主要用来向用户空间传递键值

 */

static int s3c24xx_buttons_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp)
{
    unsigned long err;
    if (!ev_press)
    {
        if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)
            /*当中断标识为0 时，并且该设备是以非阻塞方式打开时，返回*/
            return -EAGAIN;
        else
            /*当中断标识为0 时，并且该设备是以阻塞方式打开时，进入休眠状态，等待被唤醒*/
            wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
    }

    /*把中断标识清零*/
    ev_press = 0;

    /*一组键值被传递到用户空间*/
    err = copy_to_user(buff, (const void *)key_values, min(sizeof(key_values), count));

    return err ? -EFAULT : min(sizeof(key_values), count);
}

static unsigned int s3c24xx_buttons_poll( struct file *file, struct poll_table_struct *wait)
{
    unsigned int mask = 0;

    /*把调用poll 或者select 的进程挂入队列，以便被驱动程序唤醒*/
    poll_wait(file, &button_waitq, wait);

    if (ev_press)
        mask |= POLLIN | POLLRDNORM;

    return mask;
}

/*设备操作集*/
static struct file_operations dev_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = s3c24xx_buttons_open,
    .release = s3c24xx_buttons_close,
    .read = s3c24xx_buttons_read,
    .poll = s3c24xx_buttons_poll,
};

static struct miscdevice misc = {
    .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
    .name = DEVICE_NAME,
    .fops = &dev_fops,
};

/*设备初始化，主要是注册设备*/
static int __init dev_init(void)
{
    int ret;

    /*把按键设备注册为misc 设备，其设备号是自动分配的*/
    ret = misc_register(&misc);
    printk (DEVICE_NAME"\tinitialized\n");
    return ret;
}

/*注销设备*/
static void __exit dev_exit(void)
{
    misc_deregister(&misc);
}

module_init(dev_init); //模块初始化，仅当使用insmod/podprobe 命令加载时有用，如果设备不是
通过模块方式加载，此处将不会被调用

module_exit(dev_exit); //卸载模块，当该设备通过模块方式加载后，可以通过rmmod 命令卸载，将
调用此函数

MODULE_LICENSE("GPL");//版权信息

MODULE_AUTHOR("FriendlyARM Inc.");//作者名字

测试程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>

int
main(void)
{
    int buttons_fd;
    char buttons[6] = {'0', '0', '0', '0', '0', '0'};

    buttons_fd = open("/dev/buttons", 0);
    if(buttons_fd < 0){
        perror("open device buttons error!");
        exit(1);
    }

    for(;;){
        char current_buttons[6];
        int count_of_changed_key;
        int i;
        if(read(buttons_fd, current_buttons, sizeof(current_buttons)) != sizeof(current_buttons)){
            perror("read buttons:");
            exit(1);
        }

        for(i = 0, count_of_changed_key = 0; i < sizeof buttons / sizeof buttons[0]; i++){
            if(buttons[i] != current_buttons[i]){
                buttons[i] = current_buttons[i];
                printf("%s key %d is %s", count_of_changed_key? ", ": "", i+1, buttons[i] == '0' ? "up":"down");
                count_of_changed_key++;
            }
        }
        if(count_of_changed_key){
            printf("\n");
        }
    }
    close(buttons_fd);
    return 0;
}

在开发板上运行测试程序，按不同的按键，串口输出如下：

 key 1 is down
 key 1 is up
 key 2 is down
 key 2 is up
 key 2 is down
 key 2 is up
 key 3 is down
 key 3 is up
 key 6 is down
 key 6 is up
 key 4 is down
 key 4 is up
 key 5 is down
 key 5 is up