14.linux按键驱动程序（一）

　　　　　　　　　　　　按键驱动程序

　　本文学习主要包含按键硬件的实现、中断分层管理、按键定时器去抖、阻塞性驱动程序设计。这里面需要使用到混杂设备驱动和中断处理程序的内容。

一、创建按键混杂设备驱动模型 

int key_open(struct inode *node,struct file *filp)
{
    return 0;    
}
struct file_operations key_fops = 
{
    .open = key_open,    
};
struct miscdevice key_miscdev = {
    .minor = 200,     //次设备号
    .name = "6410key",   //设备名
    .fops = &key_fops,    
};

二、按键硬件的实现

　　首先是按键的初始化，按键的初始化可以选择在open函数，和模块的初始化函数当中完成硬件的初始化。下面我们是选择在模块的初始化函数进行按键的初始化。按键的初始化，主要涉及对GPIO的引脚的功能进行相应的设置。我用的是ok6410A开发板上面有六个按键，核心板原理图如下：

　　

2.1硬件初始化

　　

 s3c6410芯片手册对GPNCON的IO功能定义如下因此对按键硬件的初始化如下：

#define GPNCON 0x7f008830
#define GPNDAT 0x7f008834

void key_hw_init(void)   //硬件初始化
{
    unsigned int *gpio_config;
    unsigned short data;    
    gpio_config = ioremap(GPNCON,4);  //动态映射虚拟地址
    data = readw(gpio_config);
    data &= ~0xfff;
    data |= 0xaaa;
    writew(data,gpio_config);
    gpio_dat = ioremap(GPNDAT,4);  //将数据寄存器地址转化为虚拟地址
}

 2.2按键中断程序（暂时注册第一个按键）

来源参照：中断处理程序　

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

#define GPNCON 0x7f008830
#define GPNDAT 0x7f008834

MODULE_LICENSE("GPL");
 
irqreturn_t key_init(int irp,void *dev_id)
{
    //1.检测是否发生中断    
    //2.清除已经发生的按键中断
    
    //3.打印按键值
    printk(KERN_EMERG"key down!
");
    return 0;
}

void key_hw_init(void)   //硬件初始化
{
    unsigned int *gpio_config;
    unsigned short data;    
    gpio_config = ioremap(GPNCON,4);
    data = readw(gpio_config);
    data &= ~0xfff;
    data |= 0xaaa;
    writew(data,gpio_config);
    gpio_dat = ioremap(GPNDAT,4);  //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 0;
}
struct file_operations key_fops = 
{
    .open = key_open,
};

struct miscdevice key_miscdev = 
{
    .minor = 200,
    .name = "key",
    .fops = &key_fops,
};

static int button_init(void)
{
    misc_register(&key_miscdev);   //注册混杂设备    
    //按键硬件初始化
    key_hw_init();
    request_irq(IRQ_EINT(0),key_init,IRQF_TRIGGER_FALLING,"key",0);  //注册中断处理程序
    return 0;
}

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(0),0);
}

module_init(button_init);
module_exit(button_exit);

　　这里需要注意上面代码特殊标记的内容：IRQ_EINT(0)中断号、IRQF_TRIGGER_FALLING标志的来源

标志来源：

　　按键中断的处理，对于按键而言，可以在按下的时候产生中断，也可以在弹起的时候产生中断。需要通过一个标志来指定：IRQF_TRIGGER_FALLING，这个是从高电平到低电平产生中断。下表是其他产生中断的方式(内核代码中搜索IRQF_TRIGGER_FALLING)：

　　

中断号：

　　就是request_irq函数的第一个参数。我们在内核代码中搜索irqs.h，找对应的板子的：

　　

　　从上面的代码看到，IRQ_EINT0_3的中断号是32.系统留出了S3C_IRQ_OFFSET=32个中断号，这是给软中断的。所以中断号就是等于硬件编号加上偏移量。可以查看内核代码的entry-macro.S

 三、中断分层管理

　　

3.1中断嵌套

　　所谓的中断嵌套就是，当一种中断正在执行的时候，又产生了另外中断。可以是同类型的，也可以是不同类型的。

　   慢速中断：是指在进行中断处理的时候，中断的总开关是不关闭的。允许其他类型中断产生。

　　快速中断：当中断产生的时候，控制位的IF为被置1，别的中断被禁止发生。这样就会产生我们不想看到的情况：中断丢失。

3.2中断分层

　　

　　上半部：当中断发生时，它进行相应地硬件读写，并“登记”该中断。通常由中断处理程序充当上半部。

　　下半部：在系统空闲的时候对上半部“登记”的中断进行后续处理。

3.3工作队列

　　工作队列是一种将任务推后执行的形式，他把推后的任务交由一个内核线程去执行。这样下半部会在进程上下文执行，它允许重新调度甚至睡眠。 每个被推后的任务叫做“工作”，由这些工作组成的队列称为工作队列

　　下图为3内核的处理器队列处理图：

　　

　　

3.3.1工作队列描述

　　Linux内核使用struct  work_struct来描述一个工作队列：

struct workqueue_struct{
    struct cpu_workqueue_struct *cpu_wq;
    struct list_head list;
    const char *name; /*workqueue name*/
    int singlethread;
    int freezeable; /* Freeze threads during suspend */
    int rt;
};

3.3.2工作队列项

　　Linux内核使用struct work_struct来描述一个工作项：

struct work_struct{
    atomic_long_t data;
    struct list_headentry;
    work_func_t func;
};
typedef void (*work_func_t)(struct work_struct *work);

3.3.3工作队列使用

step1. 创建工作队列
　　create_workqueue
step2. 创建工作
　　INIT_WORK
step3. 提交工作
　　queue_work

　　在大多数情况下, 驱动并不需要自己建立工作队列，只需定义工作, 然后将工作提交到内核已经定义好的工作队列keventd_wq中。

1. 提交工作到默认队列
　　schedule_work

按照工作队列修改按键程序：

#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>

#define GPNCON 0x7f008830
MODULE_LICENSE("GPL");
struct work_struct *work1;
struct timer_list key_timer;

void work1_func(struct work_struct *work)
{
    printk(KERN_EMERG"key down!
");
}
 
irqreturn_t key_int(int irp,void *dev_id)
{    
    //3.提交下半部
    schedule_work(work1);
    return 0;
}

void key_hw_init(void)   //硬件初始化
{
    unsigned int *gpio_config;
    unsigned short data;
    
    gpio_config = ioremap(GPNCON,4);
    data = readw(gpio_config);
    data &= ~0xfff;
    data |= 0xaaa;
    writew(data,gpio_config);
    gpio_dat = ioremap(GPNDAT,4);  //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 0;
}
struct file_operations key_fops = 
{
    .open = key_open,
};

struct miscdevice key_miscdev = 
{
    .minor = 200,
    .name = "key",
    .fops = &key_fops,
};

static int button_init(void)
{
    misc_register(&key_miscdev);   //注册混杂设备
    
    //按键硬件初始化
    key_hw_init();
    request_irq(IRQ_EINT(0),key_int,IRQF_TRIGGER_FALLING,"key",0);  //注册中断处理程序
    //创建工作1
    work1 = kmalloc(sizeof(struct work_struct),GFP_KERNEL);
    INIT_WORK(work1,work1_func);
    return 0;
}

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(0),0);
}

module_init(button_init);
module_exit(button_exit);

接下来的内容在下一个文章里包括：定时器去抖和阻塞性驱动程序设计