15.linux按键驱动程序（二）

　　　　　　　　linux按键驱动程序

　　包含内容定时器延时去抖动，阻塞型设备驱动设计

一、定时器延时去抖

　　按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，由于机械触点的弹性作用，开关不会马上稳定地接通或断开。因而在闭合及断开的瞬间总是伴有一连串的抖动的。按键去抖动的方法主要有两种，一种是硬件电路去抖动；另一种就是软件延时去抖动。而延时又一般分为了两种，一种是for循环等待，另一种是定时器延时。在操作系统中，由于效率方面的原因，一使用定时器。

1.1内核定时器

定时器的使用分为了四个步骤：

　　1.定义定时器的变量，就是timer_list结构。

　　2.要对结构进行初始化。Init_timer是系统自动运行的初始化函数，能初始化很大部分timer_list里面的成员。但是，超时函数是需要我们自己设置，就是function。

　　3.使用add_timer函数注册定时器。

　　4.mod_timer重启定时器。注意，定时器不是循环的，需要重复调用mod_timer函数。

Linux内核使用struct timer_list来描述一个定时器：

 struct timer_list{
     struct list_head entry;
     unsigned long expires;
     void (*function)(unsigned long);
     unsigned long data;
     struct tvec_base *base;
 };

　　其中expires是定时器延时的时间，function函数是定时器超时后要做的事情。

1.2使用内核定时器

二、阻塞型驱动程序设计

　　当一个设备无法立刻满足用户的读写请求时应当如何处理？ 例如：调用read时，设备没有数据提供, 但以后可能会有；或者一个进程试图向设备写入数据，但是设备暂时没有准备好接收数据。当上述情况发生的时候，驱动程序应当(缺省地)阻塞进程，使它进入等待（睡眠）状态，直到请求可以得到满足。

2.1内核等待队列

　　在实现阻塞驱动的过程中，也需要有一个“候车室”来安排被阻塞的进程“休息”，当唤醒它们的条件成熟时，则可以从“候车室”中将这些进程唤醒。而这个“候车室”就是等待队列。

2.2队列描述

1、定义等待队列

　　wait_queue_head_t my_queue
2、初始化等待队列
　　init_waitqueue_head(&my_queue)
3、定义+初始化等待队列
　　DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(my_queue)

4、进入等待队列，睡眠

4.1 wait_event(queue,condition)
　　当condition(布尔表达式)为真时，立即返回；否则让进程
　　进入TASK_UNINTERRUPTIBLE模式的睡眠，并挂在queue参数所指定的等待队列上。

4.2wait_event_interruptible(queue,condition)
　　当condition(布尔表达式)为真时，立即返回；否则让

　　进程进入TASK_INTERRUPTIBLE的睡眠，并挂在queue参数所指定的等待队列上。

4.3int wait_event_killable(queue, condition)

　　当condition(一个布尔表达式)为真时，立即返回；否则让进程进入TASK_KILLABLE的睡眠，并挂在queue参数所指定的等待队列上。

5、从等待队列中唤醒进程
5.1 wake_up(wait_queue_t *q)
　　从等待队列q中唤醒状态为TASK_UNINTERRUPTIBLE，TASK_INTERRUPTIBLE，TASK_KILLABLE 的所有进程。

5.2 wake_up_interruptible(wait_queue_t *q)
　　从等待队列q中唤醒状态为TASK_INTERRUPTIBLE 的进程

按键阻塞代码如下（也是关于按键所有的程序）：

   #include <linux/module.h>
   #include <linux/init.h>
   #include <linux/miscdevice.h>
   #include <linux/interrupt.h>
   #include <linux/io.h>
   #include <linux/fs.h>
   #include <linux/slab.h>
   #include <linux/uaccess.h>

  #include <linux/sched.h>

  #define GPNCON 0x7f008830
  #define GPNDAT 0x7f008834

  MODULE_LICENSE("GPL");

  struct work_struct *work1;
  unsigned int *gpio_dat;
  struct timer_list key_timer;

  unsigned int key_num = ;
  wait_queue_head_t key_q;

  void work1_func(struct work_struct *work)
  {
      //启动定时器 100毫秒超时=HZ/10，HZ=1秒。jiffies是系统当前时间
      mod_timer(&key_timer,jiffies + (HZ/));  //启动定时器
  }

  void key_timer_func(unsigned long data)  //定时器超时函数
  {
      unsigned int key_val;
      key_val = readw(gpio_dat) &0x01;
      if(key_val==)
          key_num = ;
      key_val = readw(gpio_dat) &0x02;
      if(key_val==)
          key_num = ;
      wake_up(&key_q);
  }

  irqreturn_t key_int(int irp,void *dev_id) //中断处理函数
  {
      //3.提交下半部
      schedule_work(work1);
      return IRQ_HANDLED;
  }

  void key_hw_init(void)   //硬件初始化
  {
      unsigned int *gpio_config;
      unsigned short data;
      gpio_config = ioremap(GPNCON,);  //动态映射虚拟地址
      data = readw(gpio_config);
      data &= ~0xfff;
      data |= 0xaaa;
      writew(data,gpio_config);
      gpio_dat = ioremap(GPNDAT,);  //将数据寄存器地址转化为虚拟地址
  }

  int key_open(struct inode *node,struct file *filp)
  {
      return ;
  }

  ssize_t key_read (struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *pos)
  {
      wait_event(key_q,key_num);   //进入睡眠

      copy_to_user(buf,&key_num,);

      key_num = ;
      return ;
  }

  struct file_operations key_fops =
  {
      .open = key_open,
      .read = key_read,
  };

  struct miscdevice key_miscdev =
  {
      .minor = ,     //次设备号
      .name = "key",
      .fops = &key_fops,
  };
  //驱动程序初始化
  static int button_init(void)
  {
      misc_register(&key_miscdev);   //1注册混杂设备
      //2按键硬件初始化
      key_hw_init();
      request_irq(IRQ_EINT(),key_int,IRQF_TRIGGER_FALLING,"key",);  //注册中断处理程序
      request_irq(IRQ_EINT(),key_int,IRQF_TRIGGER_FALLING,"key",);  //注册中断处理程序

      //3创建工作1
      work1 = kmalloc(sizeof(struct work_struct),GFP_KERNEL);
      INIT_WORK(work1,work1_func);

     //4初始化内核定时器
     init_timer(&key_timer);
     key_timer.function = key_timer_func;
     //注册定时器
     add_timer(&key_timer);
     //初始化等待队列
     init_waitqueue_head(&key_q);
     return ;
 }

 static void button_exit(void)
 {
     misc_deregister(&key_miscdev);   //注销混杂设备
     //注销中断处理程序
     free_irq(IRQ_EINT(),);
     free_irq(IRQ_EINT(),);
 }

 module_init(button_init);
 module_exit(button_exit);

按键应用程序：

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>

 int main()
 {
     int fd;
     int key_num;

     //1.打开设备
     fd = open("/dev/6410key",);
     if(fd<)
         printf("open device fail!\n");

     //2.读取设备
     read(fd,&key_num,);
         printf("key is %d\n",key_num);

     //3.关闭设备
     close(fd);
 }

运行过程如下：