嵌入式内核及驱动开发之学习笔记（七） 非阻塞模式+中断实现读取数据

当中断发生时，驱动程序会跳转到中断处理的函数入口，实现了中断的捕获和处理，但这样还不够。要让用户能够获取到中断分析的结果，我们将创建一个描述中断事件的结构体对象。硬件产生中断后，驱动代码将对中断事件的分析结果保存在结构体变量中，用户需要的时候，直接通过接口函数获取这个结构体的数据。

内核层：

硬件（中断事件） -->  驱动程序（中断处理） --> 结构体变量（添加到对象属性）

应用层：

结构体（添加到对象属性） --> API（内核层对应用层的接口） --> 用户程序

实验：根据之前学到的字符驱动步骤和代码规范，再进一步对之前的程序调整，便有了这个程序。对于内核层，当有中断事件，去驱动程序跳到处理函数并将中断信息保存在定义的结构体中；对于应用，使用while循环调用read函数 轮询的方式，这算是一种非阻塞模型，比较耗费CPU的资源。

驱动程序

当按键按下(1->0)或者松开(0->1)时，产生一个中断事件，驱动程序进入中断处理key_irq_handler，并将对按键的分析数据存放在key_event类型的结构体中。提供key_drv_read函数，实际上就是应用程序获取这个结构体数据的接口函数

//key_drv.c
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>

#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>

irqreturn_t key_irq_handler(int irqno, void *devid);
ssize_t key_drv_read (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t key_drv_write (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
int key_drv_open (struct inode *, struct file *);
int key_drv_close (struct inode *, struct file *);

#define GPXCON_REG  0x11000C20
#define KEY_ENTER		28


const struct file_operations key_fops = {
	.open = key_drv_open,
	.read = key_drv_read,
	.write = key_drv_write,
	.release = key_drv_close,

};

struct key_event{
	int code; // 按键的类型
	int value; // 状态
};


struct key_desc{
	unsigned int dev_major;
	struct class *cls;
	struct device *dev;
	int irqno;
	void *reg_base;
	struct key_event event;
};
struct key_desc *key_dev;


//static int irqno;


int get_irqno_from_node(void)
{	
	//从设备树路径，查找节点
	struct device_node *np = of_find_node_by_path("/key_int_node");
	if(np){
		printk("find node ok\n");
	}else{
		printk("find node failed\n");
	}

	int irqno = irq_of_parse_and_map(np, 0);
	printk("irqno = %d\n", irqno);
	
	return irqno;
}


static int __init key_drv_init(void)
{
	int ret;

	//对象实例化
	key_dev = kzalloc(sizeof(struct key_desc),	GFP_KERNEL);

	//申请主设备号
	key_dev->dev_major = register_chrdev(0, "key_drv", &key_fops);

	//创建设备结点
	key_dev->cls = class_create(THIS_MODULE, "key_cls");
	key_dev->dev = device_create(key_dev->cls, NULL, 
									MKDEV(key_dev->dev_major,0), NULL, "key0");

	
	//硬件初始化
	key_dev->irqno = get_irqno_from_node();
	ret = request_irq(key_dev->irqno, key_irq_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING, 
					"key3_eint10", NULL);
	if(ret != 0)
	{
		printk("request_irq error\n");
		return ret;
	}


	key_dev->reg_base  = ioremap(GPXCON_REG, 8);

	return 0;
}

static void __exit key_drv_exit(void)
{

	iounmap(key_dev->reg_base);			//去映射
	free_irq(key_dev->irqno, NULL);		//释放中断资源
	device_destroy(key_dev->cls, MKDEV(key_dev->dev_major,0));	//
	class_destroy(key_dev->cls);								//
	unregister_chrdev(key_dev->dev_major, "key_drv");			//注销主设备号
	kfree(key_dev);												//释放结构体内存


}


irqreturn_t key_irq_handler(int irqno, void *devid)
{
	printk("-------%s-------------\n", __FUNCTION__);

	int value = readl(key_dev->reg_base + 4) & (1<<2);

	if(value){// 1
		printk("key3 up\n");
		key_dev->event.code = KEY_ENTER;
		key_dev->event.value = 0;

	}else{// 0
		printk("key3 pressed\n");
		key_dev->event.code = KEY_ENTER;
		key_dev->event.value = 1;
	}
	
	return IRQ_HANDLED;

}


ssize_t key_drv_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos)
{
	//printk("-------%s-------------\n", __FUNCTION__);
	int ret;

	ret = copy_to_user(buf, &key_dev->event,  count);
	if(ret > 0)
	{
		printk("copy_to_user error\n");
		return -EFAULT;
	}

	// 清除key_dev->event的数据记录
	memset(&key_dev->event, 0,  sizeof(key_dev->event));
	
	return count;

}

ssize_t key_drv_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos)
{
	printk("-------%s-------------\n", __FUNCTION__);

	return 0;
}

int key_drv_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	printk("-------%s-------------\n", __FUNCTION__);

	return 0;
}

int key_drv_close (struct inode *inode, struct file *filp)
{
	printk("-------%s-------------\n", __FUNCTION__);

	return 0;
}




module_init(key_drv_init);
module_exit(key_drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

应用程序

在应用程序中，不断read获取按键的状态，有按键触发立即打印数据。

//key_test.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>


struct key_event{
	int code; // 按键的类型
	int value; // 状态
};


#define KEY_ENTER		28

int main(int argc, char *argv[])
{
	struct key_event event;

	int fd = open("/dev/key0", O_RDWR);
	if(fd < 0)
	{
		perror("open");
		exit(1);
	}

	while(1)
	{
		read(fd, &event, sizeof(struct key_event));

		if(event.code == KEY_ENTER)
		{
			if(event.value)
			{
				printf("APP__ key enter pressed\n");
			}else{
				printf("APP__ key enter up\n");
			}
		}
	}


	close(fd);


	return 0;

}

结果演示  

编译后在开发板上运行，查看串口打印结果