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linux驱动程序中的poll机制编程

2024-07-04 11:35:18   224人阅读

#include <linux/module.h>

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <asm/hardware.h>
#include <linux/poll.h>

/* 加载模式后，执行”cat /proc/devices”命令看到的设备名称 */
#define DEVICE_NAME     "key_poll"  

/*自动创建设备节点类*/
struct class *key_poll_dev_class = NULL;
struct class_device *key_poll_dev_class_dev = NULL;

/* 用来指定按键所用的外部中断引脚及中断触发方式, 名字 */
struct button_irq_desc {
    int 		irq;
    unsigned long 	flags;
    char 		*name;
};
static struct button_irq_desc button_irqs [] = {
    {IRQ_EINT19, IRQF_TRIGGER_FALLING, "key_poll1"}, /* K1 */
    {IRQ_EINT11, IRQF_TRIGGER_FALLING, "key_poll2"}, /* K2 */
    {IRQ_EINT2,  IRQF_TRIGGER_FALLING, "key_poll3"}, /* K3 */
    {IRQ_EINT0,  IRQF_TRIGGER_FALLING, "key_poll4"}, /* K4 */
};

/* 按键被按下的次数(准确地说，是发生中断的次数) */
static volatile int press_cnt [] = {0, 0, 0, 0};

/* 等待队列: 
 * 当没有按键被按下时，如果有进程调用key_poll_dev_read函数，
 * 它将休眠
 */
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);

/* 中断事件标志, 中断服务程序将它置1，key_poll_dev_read将它清0 */
static volatile int ev_press = 0;
static irqreturn_t buttons_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
    volatile int *press_cnt = (volatile int *)dev_id;
    
    *press_cnt = *press_cnt + 1; /* 按键计数加1 */
    ev_press = 1;                /* 表示中断发生了 */
    wake_up_interruptible(&button_waitq);   /* 唤醒休眠的进程 */
    
    return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

static int key_poll_dev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int i;
    int err;
    
    for (i = 0; i < sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]); i++) 
    {
        // 注册中断处理函数
        err = request_irq(button_irqs[i].irq, buttons_interrupt, button_irqs[i].flags, button_irqs[i].name, (void *)&press_cnt[i]);
        if (err)
            break;
    }
    if (err) 
    {
        // 释放已经注册的中断
        i--;
        for (; i >= 0; i--)
            free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&press_cnt[i]);
        return -EBUSY;
    }
    return 0;
}

static int key_poll_dev_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int i;
    
    for (i = 0; i < sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]); i++) {
        // 释放已经注册的中断
        free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&press_cnt[i]);
    }
    return 0;
}

/* 应用程序对设备文件/dev/buttons执行read(...)时，
 * 就会调用key_poll_dev_read函数
 */
static int key_poll_dev_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp)
{
    unsigned long err = 0;
    
    /* 如果ev_press等于0，休眠 */
    wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
    /* 执行到这里时，ev_press等于1，将它清0 */
    ev_press = 0;
    /* 将按键状态复制给用户*/
    err = copy_to_user(buff, (const void *)press_cnt, min(sizeof(press_cnt), count));
    //memset((void *)press_cnt, 0, sizeof(press_cnt));
    
    return err ? -EFAULT : 0;
}

static int key_poll_dev_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
	unsigned int mask = 0;
	
	/*
	void poll_wait(struct file *filp, wait_queue_head_t *queue, poll_table *wait);
	typedef struct poll_table_struct { 
		poll_queue_proc qproc; 
		unsigned long key; 
	} poll_table;
	poll_wait的作用就是把当前进程添加到指定等待列表wait(poll_table)中。
	需要注意的是这个函数是不会引起阻塞的，呵呵，谁给它取得个名字带wait的，给咱们添这么多麻烦。
	*/
	poll_wait(file, &button_waitq, wait);
	
	if (ev_press)
		mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
	/*
	POLLIN		普通或优先级带数据可读
	POLLRDNORM	普通数据可读
	POLLRDBAND	优先级带数据可读
	POLLPRI		高优先级数据可读
	POLLOUT		普通数据可写
	POLLWRNORM	普通数据可写
	POLLWRBAND	优先级带数据可写
	POLLERR		发生错误
	POLLHUP		发生挂起
	POLLNVAL	描述字不是一个打开的文件
	*/	

	return mask;
}

/* 这个结构是字符设备驱动程序的核心
 * 当应用程序操作设备文件时所调用的open、read、write等函数，
 * 最终会调用这个结构中的对应函数
 */
static struct file_operations key_poll_dev_fops = {
    .owner   =   THIS_MODULE,    /* 这是一个宏，指向编译模块时自动创建的__this_module变量 */
    .open    =   key_poll_dev_open,
    .release =   key_poll_dev_close, 
    .read    =   key_poll_dev_read,
	.poll    =   key_poll_dev_poll,
};

/*
 * 执行“insmod key_poll_driver.ko”命令时就会调用这个函数
 */
int key_poll_major = 0;
int key_poll_minor = 0;
static int __init initialization_key_poll_dev(void)
{
    /* 注册字符设备驱动程序
     * 参数为主设备号、设备名字、file_operations结构；
     * 这样，主设备号就和具体的file_operations结构联系起来了，
     * 操作主设备为key_poll_major的设备文件时，就会调用key_poll_dev_fops中的相关成员函数
     * key_poll_MAJOR可以设为0，表示由内核自动分配主设备号
     */
	printk("Before register Major = %d\n", key_poll_major);
	if (key_poll_major)
		register_chrdev(key_poll_major, DEVICE_NAME, &key_poll_dev_fops);
    	else 
		key_poll_major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &key_poll_dev_fops);
    	printk("After register Major = %d\n", key_poll_major);
	
	/* 自动生成设备节点 */
	key_poll_dev_class = class_create(THIS_MODULE, "key_poll_drv");
	key_poll_dev_class_dev = class_device_create(key_poll_dev_class, NULL, MKDEV(key_poll_major, key_poll_minor), NULL, "key_poll%d", key_poll_minor);
	
    	printk(DEVICE_NAME " initialized OK.\n");
    	return 0;
}

/*执行”rmmod key_poll_dev.ko”命令时就会调用这个函数*/
static void __exit cleanup_key_poll_dev(void)
{
    	/* 卸载驱动程序 */
    	unregister_chrdev(key_poll_major, DEVICE_NAME);
	class_device_unregister(key_poll_dev_class_dev);
	class_destroy(key_poll_dev_class);
	printk(DEVICE_NAME " cleanup OK.\n");
}

/* 这两行指定驱动程序的初始化函数和卸载函数 */
module_init(initialization_key_poll_dev);
module_exit(cleanup_key_poll_dev);

/*insmod传参*/
module_param(key_poll_major, int, S_IRUGO);
module_param(key_poll_minor, int, S_IRUGO);

/* 描述驱动程序的一些信息，不是必须的 */
MODULE_AUTHOR("lhbo");             		// 驱动程序的作者
MODULE_DESCRIPTION("JZ2440 key_poll Driver");   // 一些描述信息
MODULE_LICENSE("GPL");                          // 遵循的协议

/*===========================异步通知驱动测试=========================*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <poll.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    int i;
    int ret;
    int fd;
    int press_cnt[4];
    struct pollfd fds[1];
	
    fd = open("/dev/key_poll", 0);  // 打开设备
    if (fd < 0) 
    {
        printf("Can‘t open /dev/key\n");
        return -1;
    }
	
	fds[0].fd = fd;
	fds[0].events = POLLIN;

    	/* 
	这是个无限循环，进程可能在read函数中休眠，当有按键被按下时，它才返回
    	*/
	while (1) 
	{
		int ret = poll(fds, 1, 5000);	//5000ms 1个文件
		/*
		执行上面这条语句后，如果在5s内没有按键,则进程在这5s内被阻塞在poll处,5s之后返回0,否则poll立即返回非0值。
		*/
		if (ret == 0)
		{
			printf("Time out!\n");
		} 
		else 
		{
			/* 读出按键被按下的次数*/
			ret = read(fd, press_cnt, sizeof(press_cnt));
			if (ret < 0) 
			{
				printf("read err!\n");
				continue;
			} 
			/*读取成功打印按键次数*/
			for (i = 0; i < 4; i++) 
				printf("K%d has been pressed %d times!\n", i+1, press_cnt[i]);
		}
    	}
    	close(fd);
	
    	return 0;    
}


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