二、硬件原理分析
Mini2440 具有6 個用戶測試按鍵，它們都是連接到CPU 的中斷引腳。如圖：
由原理圖可知，這些引腳在按鍵沒有按下的情況下被上拉爲高電平，按鍵被按下的時候變爲低電平。
三、實現方式
1、在/linux-2.6.32.2/drivers/buttons目錄下創建一個新的驅動程序文件mini2440_buttons.c，內容及詳細註釋如下：
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <mach/hardware.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/device.h>
/*創建類和設備*/
static struct class *button_class;
static struct device *button_class_dev;
#define DEVICE_NAME "buttons" //加載模式後，執行”cat /proc/devices”命令看到的設備名稱
/*
*定義中斷所用的結構體
*/
struct button_irq_desc {
int irq; //按鍵對應的中斷號
int pin; //按鍵所對應的GPIO 端口
int number; //定義鍵值，以傳遞給應用層/用戶態
char *name; //每個按鍵的名稱
};
/*
*結構體實體定義
*/
static struct button_irq_desc button_irqs[]={
{IRQ_EINT8 , S3C2410_GPG(0) , 0, "K1"},
{IRQ_EINT11, S3C2410_GPG(3) , 1, "K2"},
{IRQ_EINT13, S3C2410_GPG(5) , 2, "K3"},
{IRQ_EINT14, S3C2410_GPG(6) , 3, "K4"},
{IRQ_EINT15, S3C2410_GPG(7) , 4, "K5"},
{IRQ_EINT19, S3C2410_GPG(11) , 5, "K6"},
};
/*
*開發板上按鍵的狀態變量，注意這裏是'0'，對應的ASCII 碼爲30
*/
static volatile char key_values[] = {'0', '0', '0', '0', '0', '0'};
/*
*因爲本驅動是基於中斷方式的，在此創建一個等待隊列，以配合中斷函數使用；當有按鍵按下並讀取到鍵
*值時，將會喚醒此隊列，並設置中斷標誌，以便能通過read函數判斷和讀取鍵值傳遞到用戶態；當沒有按
*鍵按下時,如果有進程調用mini2440_buttons_read函數，它將休眠
*/
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);
/*
*中斷標識變量，配合上面的隊列使用，中斷服務程序會把它設置爲1，read 函數會把它清零
*/
static volatile int ev_press = 0;
/*
*按鍵驅動的中斷服務程序
*/
static irqreturn_t button_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
struct button_irq_desc *button_irqs = (struct button_irq_desc *)dev_id;
int down;
/*獲取被按下的按鍵狀態*/
down = !s3c2410_gpio_getpin(button_irqs->pin);
/*狀態改變，按鍵被按下，從這句可以看出，當按鍵沒有被按下的時候，寄存器的值爲1(上拉)，當按
鍵被按下的時候，寄存器對應的值爲0*/
if (down != (key_values[button_irqs->number] & 1)) { // Changed
/*如果key1 被按下，則key_value[0]就變爲'1'，對應的ASCII 碼爲31*/
key_values[button_irqs->number] = '0' + down;
ev_press = 1; /*設置中斷標誌爲1*/
wake_up_interruptible(&button_waitq); /*喚醒等待隊列*/
}
return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);/*具體解釋見LDD3p272,增加了中斷返回，來區別那些僞中斷，
驅動程序正在處理那個中斷時卻返回了 IRQ_NONE，說明存在bug*/
}
/*
*在應用程序執行open("/dev/buttons",…)時會調用到此函數，在這裏，它的作用主要是註冊6 個按鍵的中斷。
*所用的中斷類型是IRQ_TYPE_EDGE_BOTH，也就是雙沿觸發，在上升沿和下降沿均會產生中斷，這樣做
*是爲了更加有效地判斷按鍵狀態
*/
static int button_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
int i;
int err = 0;
for (i = 0; i < sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]); i++) {
/*註冊中斷函數,如果註冊成功，則6個按鍵GPIO引腳的功能被設置爲外部中斷，觸發方式爲設定的觸發方式
詳解見韋東山完全開發手冊P406*/
err = request_irq(button_irqs[i].irq, button_interrupt, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH,
button_irqs[i].name, (void *)&button_irqs[i]);
if (err)
break;
}
if (err) { /*如果出錯，釋放已經註冊的中斷，並返回*/
i--;
for (; i >= 0; i--) {
disable_irq(button_irqs[i].irq);
free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&button_irqs[i]);
}
return -EBUSY;
}
/*註冊成功，則中斷隊列標記爲1，表示可以通過read 讀取*/
ev_press = 1;
/*正常返回*/
return 0;
}
/*
*此函數對應應用程序的系統調用close(fd)函數，在此，它的主要作用是當關閉設備時釋放6 個按鍵的中斷*
*處理函數
*/
static int button_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
int i;
for (i = 0; i < sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]); i++) {
if (button_irqs[i].irq < 0) {
continue;
}
/*釋放中斷號，並註銷中斷處理函數*/
free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&button_irqs[i]);
}
return 0;
}
/*
*對應應用程序的read(fd,…)函數，主要用來向用戶空間傳遞鍵值
*/
static int button_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp)
{
unsigned long err;
if (!ev_press) {
if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)
/*當中斷標識爲0 時，並且該設備是以非阻塞方式打開時，返回*/
return -EAGAIN;
else
/*當中斷標識爲0 時，並且該設備是以阻塞方式打開時，進入休眠狀態，等待被喚醒*/
wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
}
/*把中斷標識清零*/
ev_press = 0;
/*一組鍵值被傳遞到用戶空間*/
err = copy_to_user(buff, (const void *)key_values, min(sizeof(key_values), count));
return err ? -EFAULT : min(sizeof(key_values), count);
}
/* 這個結構是字符設備驅動程序的核心
* 當應用程序操作設備文件時所調用的open、read、write等函數，
* 最終會調用這個結構中的對應函數
*/
static struct file_operations buttons_fops = {
.owner = THIS_MODULE, /* 這是一個宏，指向編譯模塊時自動創建的__this_module變量 */
.open = button_open,
.release = button_close,
.read = button_read,
};
/*
* 執行“insmod mini2440_buttons.ko”命令時就會調用這個函數
*/
int button_major;
static int __init button_init(void)
{
/* 註冊字符設備驅動程序
* 參數爲主設備號、設備名字、file_operations結構；
* 這樣，主設備號就和具體的file_operations結構聯繫起來了，
* 操作主設備爲BUTTON_MAJOR的設備文件時，就會調用mini2440_buttons_fops中的相關成員函數
* BUTTON_MAJOR可以設爲0，表示由內核自動分配主設備號
*/
//ret = register_chrdev(BUTTON_MAJOR, DEVICE_NAME, &mini2440_buttons_fops);
button_major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &buttons_fops);
if (button_major < 0) {
printk(DEVICE_NAME " can't register major number\n");
return button_major;
}
button_class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME); //創建類
button_class_dev = device_create(button_class, NULL, MKDEV(button_major, 0), NULL, DEVICE_NAME); /* 創建設備/dev/buttons */
printk(DEVICE_NAME " initialized\n");
return 0;
}
/*
* 執行”rmmod mini2440_buttons.ko”命令時就會調用這個函數
*/
static void __exit button_exit(void)
{
/* 卸載驅動程序 */
device_unregister(button_class_dev); //刪除設備
class_destroy(button_class); //刪除類，順序不能顛倒
unregister_chrdev(button_major, DEVICE_NAME);
}
/* 這兩行指定驅動程序的初始化函數和卸載函數 */
module_init(button_init);
module_exit(button_exit);
/* 描述驅動程序的一些信息，不是必須的 */
MODULE_AUTHOR("DreamCatcher"); // 驅動程序的作者
MODULE_DESCRIPTION("MINI2440 BUTTON Driver"); // 一些描述信息
MODULE_LICENSE("GPL"); //版權信息
2、編寫本目錄下的Makefile文件
KERN_DIR = /work/armlinux/linux-2.6.32.2
all:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
clean:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
rm -rf modules.order
obj-m := mini2440_buttons.o
3、測試
爲了測試該驅動程序，我們還需要編寫一個簡單的測試程序，在友善官方提供的光盤中已經提供了該測試程序的源代碼
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>
int main(void)
{
int buttons_fd;
char buttons[6] = {'0', '0', '0', '0', '0', '0'}; //定義按鍵值變量，對於驅動函數中的key_values 數組
buttons_fd = open("/dev/buttons", 0); /*打開按鍵設備/dev/buttons*/
if (buttons_fd < 0) {
perror("open device buttons"); /*打開失敗則退出*/
exit(1);
}
for (;;) { /*永讀按鍵並打印鍵值和狀態*/
char current_buttons[6];
int count_of_changed_key;
int i;
/*使用read 函數讀取一組按鍵值（6 個）*/
if (read(buttons_fd, current_buttons, sizeof current_buttons) != sizeof current_buttons) {
perror("read buttons:");
exit(1);
}
/*逐個分析讀取到的按鍵值*/
for (i = 0, count_of_changed_key = 0; i < sizeof buttons / sizeof buttons[0]; i++) {
if (buttons[i] != current_buttons[i]) {
buttons[i] = current_buttons[i];
/*打印按鍵值，並標明按鍵按下/擡起的狀態*/
printf("%skey %d is %s", count_of_changed_key? ", ": "", i+1, buttons[i] == '0' ? "up" : "down");
count_of_changed_key++;
}
}
if (count_of_changed_key) {
printf("\n");
}
}
close(buttons_fd); /*關閉按鍵設備文件*/
return 0;
}
編譯後進行測試：
root@MINI2440:/lib/modules/2.6.32.2# insmod mini2440_buttons.ko
buttons initialized
root@MINI2440:/lib/modules/2.6.32.2# cd /opt
root@MINI2440:/opt# ls
Helloword backlight_test buttons_test led_test
root@MINI2440:/opt# ./buttons_test
key 1 is down
key 1 is up
key 2 is down
key 2 is up
key 3 is down
key 3 is up
此驅動程序還存在不少問題，首先對於request_irq函數的用法，目前只查到韋東山的書中描述的用法，在網上沒有查到關於參數flags，如設置爲中斷的觸發方式時，會調用irq_desc[irq]結構中的chip->set_type成員函數進行設置：設置引腳功能爲外部中斷，設置中斷觸發方式。當然這樣設置沒有錯誤，否則驅動也不能正常運行了，自己對於內核的講解也是一知半解，後續將按照網上大部分的設置方式對驅動進行更改。
其次，按鍵沒有去抖動，後續將參照網上的方法進行更改。