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  • linux字符驱动之poll机制按键驱动

    在上一节中，我们讲解了如何自动创建设备节点，实现一个中断方式的按键驱动。虽然中断式的驱动，效率是蛮高的，但是大家有没有发现，应用程序的死循环里的读函数是一直在读的；在实际的应用场所里，有没有那么一种情况，偶尔有数据、偶尔没有数据，答案当然是有的。我们理想当然的就会想到，当有数据的时候，我们才去读它，没数据的时候我们读它干啥？岂不浪费劳动力？
    上一节文章链接：http://blog.csdn.net/lwj103862095/article/details/17511867
    这一节里，我们在中断的基础上添加poll机制来实现有数据的时候就去读，没数据的时候，自己规定一个时间，如果还没有数据，就表示超时时间。

    poll机制总结：（韦老师总结的，不是我总结的哦！）

    1. poll > sys_poll > do_sys_poll >poll_initwait，poll_initwait函数注册一下回调函数__pollwait，它就是我们的驱动程序执行poll_wait时，真正被调用的函数。

    2. 接下来执行file->f_op->poll，即我们驱动程序里自己实现的poll函数

       它会调用poll_wait把自己挂入某个队列，这个队列也是我们的驱动自己定义的；

       它还判断一下设备是否就绪。

    3. 如果设备未就绪，do_sys_poll里会让进程休眠一定时间

    4. 进程被唤醒的条件有2：一是上面说的“一定时间”到了，二是被驱动程序唤醒。驱动程序发现条件就绪时，就把“某个队列”上挂着的进程唤醒，这个队列，就是前面通过poll_wait把本进程挂过去的队列。

    5. 如果驱动程序没有去唤醒进程，那么chedule_timeout(__timeou)超时后，会重复2、3动作，直到应用程序的poll调用传入的时间到达。

    问：这一节与上一节的在驱动里添加了哪些内容？

    答：仅仅添加了poll函数，该函数如下：

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    1. static unsigned int fourth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait)  
    2. {  
    3.     unsigned int mask = 0;  
    4.   
    5.     /* 该函数，只是将进程挂在button_waitq队列上，而不是立即休眠 */  
    6.     poll_wait(file, &button_waitq, wait);  
    7.   
    8.     /* 当没有按键按下时，即不会进入按键中断处理函数，此时ev_press = 0  
    9.      * 当按键按下时，就会进入按键中断处理函数，此时ev_press被设置为1 
    10.      */  
    11.     if(ev_press)  
    12.     {  
    13.         mask |= POLLIN | POLLRDNORM;  /* 表示有数据可读 */  
    14.     }  
    15.   
    16.     /* 如果有按键按下时，mask |= POLLIN | POLLRDNORM,否则mask = 0 */  
    17.     return mask;    
    18. }  


    详细请参考驱动源码：

    [cpp] view plain copy
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    1. #include <linux/kernel.h>  
    2. #include <linux/fs.h>  
    3. #include <linux/init.h>  
    4. #include <linux/delay.h>  
    5. #include <linux/irq.h>  
    6. #include <asm/uaccess.h>  
    7. #include <asm/irq.h>  
    8. #include <asm/io.h>  
    9. #include <linux/module.h>  
    10. #include <linux/device.h>         //class_create  
    11. #include <mach/regs-gpio.h>       //S3C2410_GPF1  
    12. //#include <asm/arch/regs-gpio.h>    
    13. #include <mach/hardware.h>  
    14. //#include <asm/hardware.h>  
    15. #include <linux/interrupt.h>  //wait_event_interruptible  
    16. #include <linux/poll.h>   //poll  
    17.   
    18.   
    19. /* 定义并初始化等待队列头 */  
    20. static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);  
    21.   
    22.   
    23. static struct class *fourthdrv_class;  
    24. static struct device *fourthdrv_device;  
    25.   
    26. static struct pin_desc{  
    27.     unsigned int pin;  
    28.     unsigned int key_val;  
    29. };  
    30.   
    31. static struct pin_desc pins_desc[4] = {  
    32.         {S3C2410_GPF1,0x01},  
    33.         {S3C2410_GPF4,0x02},  
    34.         {S3C2410_GPF2,0x03},  
    35.         {S3C2410_GPF0,0x04},  
    36. };   
    37.   
    38. static int ev_press = 0;  
    39.   
    40. /* 键值: 按下时, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 */  
    41. /* 键值: 松开时, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84 */  
    42. static unsigned char key_val;  
    43. int major;  
    44.   
    45. /* 用户中断处理函数 */  
    46. static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)  
    47. {  
    48.     struct pin_desc *pindesc = (struct pin_desc *)dev_id;  
    49.     unsigned int pinval;  
    50.     pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);  
    51.   
    52.     if(pinval)  
    53.     {  
    54.         /* 松开 */  
    55.         key_val = 0x80 | (pindesc->key_val);  
    56.     }  
    57.     else  
    58.     {  
    59.         /* 按下 */  
    60.         key_val = pindesc->key_val;  
    61.     }  
    62.   
    63.     ev_press = 1;                            /* 表示中断已经发生 */  
    64.      wake_up_interruptible(&button_waitq);   /* 唤醒休眠的进程 */  
    65.     return IRQ_HANDLED;  
    66. }  
    67. static int fourth_drv_open(struct inode * inode, struct file * filp)  
    68. {  
    69.     /*  K1 ---- EINT1,K2 ---- EINT4,K3 ---- EINT2,K4 ---- EINT0 
    70.      *  配置GPF1、GPF4、GPF2、GPF0为相应的外部中断引脚 
    71.      *  IRQT_BOTHEDGE应该改为IRQ_TYPE_EDGE_BOTH 
    72.      */  
    73.     request_irq(IRQ_EINT1, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K1",&pins_desc[0]);  
    74.     request_irq(IRQ_EINT4, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K2",&pins_desc[1]);  
    75.     request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K3",&pins_desc[2]);  
    76.     request_irq(IRQ_EINT0, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K4",&pins_desc[3]);  
    77.     return 0;  
    78. }  
    79.   
    80. static ssize_t fourth_drv_read(struct file *file, char __user *user, size_t size,loff_t *ppos)  
    81. {  
    82.     if (size != 1)  
    83.             return -EINVAL;  
    84.       
    85.     /* 当没有按键按下时，休眠。 
    86.      * 即ev_press = 0; 
    87.      * 当有按键按下时，发生中断，在中断处理函数会唤醒 
    88.      * 即ev_press = 1;  
    89.      * 唤醒后，接着继续将数据通过copy_to_user函数传递给应用程序 
    90.      */  
    91.     wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);  
    92.     copy_to_user(user, &key_val, 1);  
    93.       
    94.     /* 将ev_press清零 */  
    95.     ev_press = 0;  
    96.     return 1;     
    97. }  
    98.   
    99. static int fourth_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)  
    100. {  
    101.     free_irq(IRQ_EINT1,&pins_desc[0]);  
    102.     free_irq(IRQ_EINT4,&pins_desc[1]);  
    103.     free_irq(IRQ_EINT2,&pins_desc[2]);  
    104.     free_irq(IRQ_EINT0,&pins_desc[3]);  
    105.     return 0;  
    106. }  
    107.   
    108. static unsigned int fourth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait)  
    109. {  
    110.     unsigned int mask = 0;  
    111.   
    112.     /* 该函数，只是将进程挂在button_waitq队列上，而不是立即休眠 */  
    113.     poll_wait(file, &button_waitq, wait);  
    114.   
    115.     /* 当没有按键按下时，即不会进入按键中断处理函数，此时ev_press = 0  
    116.      * 当按键按下时，就会进入按键中断处理函数，此时ev_press被设置为1 
    117.      */  
    118.     if(ev_press)  
    119.     {  
    120.         mask |= POLLIN | POLLRDNORM;  /* 表示有数据可读 */  
    121.     }  
    122.   
    123.     /* 如果有按键按下时，mask |= POLLIN | POLLRDNORM,否则mask = 0 */  
    124.     return mask;    
    125. }  
    126.   
    127.   
    128. /* File operations struct for character device */  
    129. static const struct file_operations fourth_drv_fops = {  
    130.     .owner      = THIS_MODULE,  
    131.     .open       = fourth_drv_open,  
    132.     .read       = fourth_drv_read,  
    133.     .release    = fourth_drv_close,  
    134.     .poll       = fourth_drv_poll,  
    135. };  
    136.   
    137.   
    138. /* 驱动入口函数 */  
    139. static int fourth_drv_init(void)  
    140. {  
    141.     /* 主设备号设置为0表示由系统自动分配主设备号 */  
    142.     major = register_chrdev(0, "fourth_drv", &fourth_drv_fops);  
    143.   
    144.     /* 创建fourthdrv类 */  
    145.     fourthdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "fourthdrv");  
    146.   
    147.     /* 在fourthdrv类下创建buttons设备，供应用程序打开设备*/  
    148.     fourthdrv_device = device_create(fourthdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons");  
    149.   
    150.     return 0;  
    151. }  
    152.   
    153. /* 驱动出口函数 */  
    154. static void fourth_drv_exit(void)  
    155. {  
    156.     unregister_chrdev(major, "fourth_drv");  
    157.     device_unregister(fourthdrv_device);  //卸载类下的设备  
    158.     class_destroy(fourthdrv_class);     //卸载类  
    159. }  
    160.   
    161. module_init(fourth_drv_init);  //用于修饰入口函数  
    162. module_exit(fourth_drv_exit);  //用于修饰出口函数     
    163.   
    164. MODULE_AUTHOR("LWJ");  
    165. MODULE_DESCRIPTION("Just for Demon");  
    166. MODULE_LICENSE("GPL");  //遵循GPL协议  


    应用测试源码：

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    1. #include <stdio.h>  
    2. #include <sys/types.h>  
    3. #include <sys/stat.h>  
    4. #include <fcntl.h>  
    5. #include <unistd.h>  
    6. #include <poll.h>  
    7.   
    8. /* fourth_test 
    9.  */   
    10. int main(int argc ,char *argv[])  
    11.   
    12. {  
    13.     int fd;  
    14.     unsigned char key_val;  
    15.     struct pollfd fds;  
    16.     int ret;  
    17.   
    18.     fd = open("/dev/buttons",O_RDWR);  
    19.     if (fd < 0)  
    20.     {  
    21.         printf("open error ");  
    22.     }  
    23.     fds.fd = fd;  
    24.     fds.events = POLLIN;  
    25.     while(1)  
    26.     {  
    27.         /* A value of 0 indicates  that the call timed out and no file descriptors were ready 
    28.          * poll函数返回0时，表示5s时间到了，而这段时间里，没有事件发生"数据可读" 
    29.          */  
    30.         ret = poll(&fds,1,5000);  
    31.         if(ret == 0)  
    32.         {  
    33.             printf("time out ");  
    34.         }  
    35.         else    /* 如果没有超时，则读出按键值 */  
    36.         {  
    37.             read(fd,&key_val,1);  
    38.             printf("key_val = 0x%x ",key_val);  
    39.         }     
    40.     }  
    41.     return 0;  
    42. }  


    测试步骤：

    [cpp] view plain copy
     print?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
    1. [WJ2440]# ls  
    2. Qt             etc            lib            sbin           third_test  
    3. TQLedtest      first_drv.ko   linuxrc        sddisk         tmp  
    4. app_test       first_test     mnt            second_drv.ko  udisk  
    5. bin            fourth_drv.ko  opt            second_test    usr  
    6. dev            fourth_test    proc           sys            var  
    7. driver_test    home           root           third_drv.ko   web  
    8. [WJ2440]# insmod fourth_drv.ko   
    9. [WJ2440]# lsmod  
    10. fourth_drv 3164 0 - Live 0xbf003000  
    11. [WJ2440]# ls /dev/buttons -l  
    12. crw-rw----    1 root     root      252,   0 Jan  2 03:00 /dev/buttons  
    13. [WJ2440]# ./fourth_test   
    14. time out  
    15. time out  
    16. key_val = 0x1  
    17. key_val = 0x81  
    18. key_val = 0x4  
    19. key_val = 0x84  
    20. key_val = 0x3  
    21. key_val = 0x83  
    22. key_val = 0x2  
    23. key_val = 0x82  
    24. ^C  
    25. [WJ2440]# ./fourth_test &  
    26. [WJ2440]# time out  
    27. time out  
    28. time out  
    29. [WJ2440]#top  
    30.   
    31. Mem: 10076K used, 50088K free, 0K shrd, 0K buff, 7224K cached  
    32. CPU:  0.1% usr  0.7% sys  0.0% nic 99.0% idle  0.0% io  0.0% irq  0.0% sirq  
    33. Load average: 0.00 0.00 0.00 1/23 637  
    34.   PID  PPID USER     STAT   VSZ %MEM CPU %CPU COMMAND  
    35.   637   589 root     R     2092  3.4   0  0.7 top  
    36.   589     1 root     S     2092  3.4   0  0.0 -/bin/sh  
    37.     1     0 root     S     2088  3.4   0  0.0 init  
    38.   590     1 root     S     2088  3.4   0  0.0 /usr/sbin/telnetd -l /bin/login  
    39.   587     1 root     S     1508  2.5   0  0.0 EmbedSky_wdg  
    40.   636   589 root     S     1432  2.3   0  0.0 ./fourth_test  
    41.   573     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [rpciod/0]  
    42.     5     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [khelper]  
    43.   329     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [nfsiod]  
    44.     2     0 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kthreadd]  
    45.     3     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [ksoftirqd/0]  
    46.     4     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [events/0]  
    47.    11     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [async/mgr]  
    48.   237     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kblockd/0]  
    49.   247     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [khubd]  
    50.   254     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kmmcd]  
    51.   278     2 root     SW       0  0.0   0  0.0 [pdflush]  
    52.   279     2 root     SW       0  0.0   0  0.0 [pdflush]  
    53.   280     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kswapd0]  
    54.   325     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [aio/0]  


    由测试结果可以看出，当按键没有被按下时，5秒之后，会显示出time out，表示时间已到，在这5秒时间里，没有按键被按下，即没有数据可读，当按键按下时，立即打印出按下的按键；同时，fourth_test进程，也几乎不占用CPU的利用率。
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