Linux驱动入门（四）非阻塞方式实现按键驱动
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文章目录
Linux驱动入门（四）非阻塞方式实现按键驱动
一、注册字符设备
二、操作硬件
2.1 操作按键
2.2 通用方式实现
2.3 gpiolib实现
三、源码
3.1 通用方式实现
3.2 gpiolib实现
四、测试
本文目标：实现一个按键驱动，通过read函数非阻塞读取按键的状态
一、注册字符设备
首先第一步，先编写字符设备的框架，这一部分在Linux驱动入门（一）字符设备驱动基础中已经做了详细介绍，这里直接给出源码，不做过多的解释
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
static dev_t dev_id;
static struct cdev *button_dev;
static struct class *button_class;
int button_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
/* 将GPIO设置为输入模式 */
return 0;
}
ssize_t button_read(struct file *file, char __user *data, size_t size, loff_t *loff)
{
int ret;
/* 读取按键状态 */
/* 将结果放回给应用层 */
ret = copy_to_user(data, &val, sizeof(val));
return 0;
}
static struct file_operations button_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = button_open,
.read = button_read,
};
static __init int button_init(void)
{
/* 申请设备号 */
alloc_chrdev_region(&dev_id, 1, 1, "button");
/* 分配字符设备 */
button_dev = cdev_alloc();
/* 设置字符设备 */
cdev_init(button_dev, &button_fops);
/* 注册字符设备 */
cdev_add(button_dev, dev_id, 1);
/* 创建设备节点 */
button_class = class_create(THIS_MODULE, "button"); //创建类
device_create(button_class, NULL, dev_id, NULL, "button"); //创建设备节点
return 0;
}
static __exit void button_exit(void)
{
/* 注销设备节点 */
device_destroy(button_class, dev_id);
class_destroy(button_class);
/* 注销字符设备 */
cdev_del(button_dev);
kfree(button_dev);
/* 注销注册的设备号 */
unregister_chrdev_region(dev_id, 1);
}
module_init(button_init);
module_exit(button_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
编译上述驱动程序，就在模块，就会生成/dev/button设备节点，这是我们的按键驱动的基本框架，我们还需要在button_open和button_read中操作硬件来完善驱动程序
这里介绍一个知识点，用户空间和内核空间不能通过指针直接访问，必须使用内核提供的函数
从用户空间到内核空间使用
static inline long copy_from_user(void *to,
const void __user * from, unsigned long n)
从内核空间到用户空间使用
static inline long copy_to_user(void __user *to,
const void *from, unsigned long n)
例如在button_read中使用copy_to_user将结果返还给应用层
上述程序还未涉及到硬件，下面来讲一讲如何操作按键
二、操作硬件
2.1 操作按键
首先打开原理图，查看按键
这里我想操作SW5，所以要看SW5接在芯片的哪个引脚，继续在原理图中搜索EINT2
发现EIN2接在GPH0_2引脚上
从原理图上可以看出，当按键没有按下的时候，GPIO为高电平，按下时，GPIO为低电平，所以要看按键是否被按下，只需要查看GPIO是否为低电平
下面查看芯片的datasheet，查看如何读取读取GPIO的高低电平状态
从芯片手册中找到了下面两个寄存器
v
GPH0CON设置GPIO的功能，GPH0DAT设置或者读取GPIO的值
要读取GPH0_2引脚的状态，可以这样做
GPH0CON &= (0xF<<8); //将GPH0_2设置为输入模式
int val = GPH0DAT & (1<<2); //读取GPH0_2的状态
在Linux驱动入门（二）操作硬件中详细地讲解了如何去操作硬件，分别有通用方法和使用gpiolib的方法，下面将介绍这两种方法
2.2 通用方式实现
通过直接操作寄存器的方式，来操作按键
首先从datasheet中找到寄存器的物理地址
#define GPH0CON_PHY_ADDR 0xE0200C00
#define GPH0DAT_PHY_ADDR 0xE0200C04
映射物理地址
static volatile unsigned int *gph0_con = NULL;
static volatile unsigned int *gph0_dat = NULL;
gph0_con = (volatile unsigned int *)ioremap(GPH0CON_PHY_ADDR, 8);
gph0_dat = gph0_con+1;
设置GPH0_2为输入模式
unsigned int cfg;
cfg = readl(gph0_con);
writel(cfg & ~(0xF<<8), gph0_con);
读取GPH0_2的状态
unsigned int val = readl(gph0_dat);
val = val & (1<<2);
取消地址映射
iounmap(gph0_con);
2.3 gpiolib实现
申请GPIO
设置为输入模式
gpio_direction_input(S5PV210_GPH0(2));
获取GPIO的状态
int val = gpio_get_value(S5PV210_GPH0(2));
释放GPIO
gpio_free(S5PV210_GPH0(2));
三、源码
3.1 通用方式实现
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
#define GPH0CON_PHY_ADDR 0xE0200C00
#define GPH0DAT_PHY_ADDR 0xE0200C04
static dev_t dev_id;
static struct cdev *button_dev;
static struct class *button_class;
static volatile unsigned int *gph0_con = NULL;
static volatile unsigned int *gph0_dat = NULL;
int button_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
unsigned int cfg;
/* 将GPIO设置为输入模式 */
cfg = readl(gph0_con);
writel(cfg & ~(0xF<<8), gph0_con);
return 0;
}
ssize_t button_read(struct file *file, char __user *data, size_t size, loff_t *loff)
{
int ret;
unsigned int val = readl(gph0_dat);
val = val & (1<<2);
ret = copy_to_user(data, &val, sizeof(val));
return 0;
}
static struct file_operations button_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = button_open,
.read = button_read,
};
static __init int button_init(void)
{
/* 申请设备号 */
alloc_chrdev_region(&dev_id, 1, 1, "button");
/* 分配字符设备 */
button_dev = cdev_alloc();
/* 设置字符设备 */
cdev_init(button_dev, &button_fops);
/* 注册字符设备 */
cdev_add(button_dev, dev_id, 1);
/* 创建设备节点 */
button_class = class_create(THIS_MODULE, "button"); //创建类
device_create(button_class, NULL, dev_id, NULL, "button"); //创建设备节点
/* 映射物理地址 */
gph0_con = (volatile unsigned int *)ioremap(GPH0CON_PHY_ADDR, 8);
gph0_dat = gph0_con+1;
return 0;
}
static __exit void button_exit(void)
{
/* 注销设备节点 */
device_destroy(button_class, dev_id);
class_destroy(button_class);
/* 注销字符设备 */
cdev_del(button_dev);
kfree(button_dev);
/* 注销注册的设备号 */
unregister_chrdev_region(dev_id, 1);
/* 注销映射的地址 */
iounmap(gph0_con);
}
module_init(button_init);
module_exit(button_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
3.2 gpiolib实现
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
static dev_t dev_id;
static struct cdev *button_dev;
static struct class *button_class;
int button_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
/* 将GPIO设置为输出模式 */
gpio_direction_input(S5PV210_GPH0(2));
return 0;
}
ssize_t button_read(struct file *file, char __user *data, size_t size, loff_t *loff)
{
int ret;
int val = gpio_get_value(S5PV210_GPH0(2));
ret = copy_to_user(data, &val, sizeof(val));
return 0;
}
static struct file_operations button_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = button_open,
.read = button_read,
};
static __init int button_init(void)
{
/* 申请设备号 */
alloc_chrdev_region(&dev_id, 1, 1, "button");
/* 分配字符设备 */
button_dev = cdev_alloc();
/* 设置字符设备 */
cdev_init(button_dev, &button_fops);
/* 注册字符设备 */
cdev_add(button_dev, dev_id, 1);
/* 创建设备节点 */
button_class = class_create(THIS_MODULE, "button"); //创建类
device_create(button_class, NULL, dev_id, NULL, "button"); //创建设备节点
gpio_request(S5PV210_GPH0(2), "button");
return 0;
}
static __exit void button_exit(void)
{
/* 注销设备节点 */
device_destroy(button_class, dev_id);
class_destroy(button_class);
/* 注销字符设备 */
cdev_del(button_dev);
kfree(button_dev);
/* 注销注册的设备号 */
unregister_chrdev_region(dev_id, 1);
gpio_free(S5PV210_GPH0(2));
}
module_init(button_init);
module_exit(button_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
四、测试
将上面两个驱动任意一个保存为button_drv.c
保存下面Makefile
KERN_DIR = /mFile/arm/boardSupport/linux+QT4.8/bsp/kernel/
all:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
clean:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
rm -rf modules.order
obj-m += button_drv.o
修改内核源码树，执行make，生成button_drv.ko，加载模块
应用测试程序
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#define BUTTON_DEV "/dev/button"
int main(int argc, char* argv[])
{
int val;
int fd = open(BUTTON_DEV, O_RDONLY);
if(fd < 0)
{
printf("failed to open %s\n", BUTTON_DEV);
return -1;
}
while(1)
{
read(fd, &val, sizeof(val));
if(val == 0)
{
printf("button press\n");
}
usleep(1000*10); //10ms
}
close(fd);
return 0;
}
将上述程序保存为button_test.c，执行arm-linux-gcc button_test.c
执行./a.out，当按下按键的时候，可以看到控制台打印出"button press"
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