二、硬件原理分析
Mini2440 具有6 个用户测试按键，它们都是连接到CPU 的中断引脚。如图：
由原理图可知，这些引脚在按键没有按下的情况下被上拉为高电平，按键被按下的时候变为低电平。
三、实现方式
1、在/linux-2.6.32.2/drivers/buttons目录下创建一个新的驱动程序文件mini2440_buttons.c，内容及详细注释如下：
#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>
/*创建类和设备*/
static struct class *button_class;
static struct device *button_class_dev;
#define DEVICE_NAME "buttons" //加载模式后，执行”cat /proc/devices”命令看到的设备名称
/*
*定义中断所用的结构体
*/
struct button_irq_desc {
int irq; //按键对应的中断号
int pin; //按键所对应的GPIO 端口
int number; //定义键值，以传递给应用层/用户态
char *name; //每个按键的名称
};
/*
*结构体实体定义
*/
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"},
};
/*
*开发板上按键的状态变量，注意这里是'0'，对应的ASCII 码为30
*/
static volatile char key_values[] = {'0', '0', '0', '0', '0', '0'};
/*
*因为本驱动是基于中断方式的，在此创建一个等待队列，以配合中断函数使用；当有按键按下并读取到键
*值时，将会唤醒此队列，并设置中断标志，以便能通过read函数判断和读取键值传递到用户态；当没有按
*键按下时,如果有进程调用mini2440_buttons_read函数，它将休眠
*/
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);
/*
*中断标识变量，配合上面的队列使用，中断服务程序会把它设置为1，read 函数会把它清零
*/
static volatile int ev_press = 0;
/*
*按键驱动的中断服务程序
*/
static irqreturn_t button_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
struct button_irq_desc *button_irqs = (struct button_irq_desc *)dev_id;
int down;
/*获取被按下的按键状态*/
down = !s3c2410_gpio_getpin(button_irqs->pin);
/*状态改变，按键被按下，从这句可以看出，当按键没有被按下的时候，寄存器的值为1(上拉)，当按
键被按下的时候，寄存器对应的值为0*/
if (down != (key_values[button_irqs->number] & 1)) { // Changed
/*如果key1 被按下，则key_value[0]就变为'1'，对应的ASCII 码为31*/
key_values[button_irqs->number] = '0' + down;
ev_press = 1; /*设置中断标志为1*/
wake_up_interruptible(&button_waitq); /*唤醒等待队列*/
}
return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);/*具体解释见LDD3p272,增加了中断返回，来区别那些伪中断，
驱动程序正在处理那个中断时却返回了 IRQ_NONE，说明存在bug*/
}
/*
*在应用程序执行open("/dev/buttons",…)时会调用到此函数，在这里，它的作用主要是注册6 个按键的中断。
*所用的中断类型是IRQ_TYPE_EDGE_BOTH，也就是双沿触发，在上升沿和下降沿均会产生中断，这样做
*是为了更加有效地判断按键状态
*/
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++) {
/*注册中断函数,如果注册成功，则6个按键GPIO引脚的功能被设置为外部中断，触发方式为设定的触发方式
详解见韦东山完全开发手册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) { /*如果出错，释放已经注册的中断，并返回*/
i--;
for (; i >= 0; i--) {
disable_irq(button_irqs[i].irq);
free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&button_irqs[i]);
}
return -EBUSY;
}
/*注册成功，则中断队列标记为1，表示可以通过read 读取*/
ev_press = 1;
/*正常返回*/
return 0;
}
/*
*此函数对应应用程序的系统调用close(fd)函数，在此，它的主要作用是当关闭设备时释放6 个按键的中断*
*处理函数
*/
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;
}
/*释放中断号，并注销中断处理函数*/
free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&button_irqs[i]);
}
return 0;
}
/*
*对应应用程序的read(fd,…)函数，主要用来向用户空间传递键值
*/
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)
/*当中断标识为0 时，并且该设备是以非阻塞方式打开时，返回*/
return -EAGAIN;
else
/*当中断标识为0 时，并且该设备是以阻塞方式打开时，进入休眠状态，等待被唤醒*/
wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
}
/*把中断标识清零*/
ev_press = 0;
/*一组键值被传递到用户空间*/
err = copy_to_user(buff, (const void *)key_values, min(sizeof(key_values), count));
return err ? -EFAULT : min(sizeof(key_values), count);
}
/* 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 buttons_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 = button_open,
.release = button_close,
.read = button_read,
};
/*
* 执行“insmod mini2440_buttons.ko”命令时就会调用这个函数
*/
int button_major;
static int __init button_init(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BUTTON_MAJOR的设备文件时，就会调用mini2440_buttons_fops中的相关成员函数
* BUTTON_MAJOR可以设为0，表示由内核自动分配主设备号
*/
//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); //创建类
button_class_dev = device_create(button_class, NULL, MKDEV(button_major, 0), NULL, DEVICE_NAME); /* 创建设备/dev/buttons */
printk(DEVICE_NAME " initialized\n");
return 0;
}
/*
* 执行”rmmod mini2440_buttons.ko”命令时就会调用这个函数
*/
static void __exit button_exit(void)
{
/* 卸载驱动程序 */
device_unregister(button_class_dev); //删除设备
class_destroy(button_class); //删除类，顺序不能颠倒
unregister_chrdev(button_major, DEVICE_NAME);
}
/* 这两行指定驱动程序的初始化函数和卸载函数 */
module_init(button_init);
module_exit(button_exit);
/* 描述驱动程序的一些信息，不是必须的 */
MODULE_AUTHOR("DreamCatcher"); // 驱动程序的作者
MODULE_DESCRIPTION("MINI2440 BUTTON Driver"); // 一些描述信息
MODULE_LICENSE("GPL"); //版权信息
2、编写本目录下的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、测试
为了测试该驱动程序，我们还需要编写一个简单的测试程序，在友善官方提供的光盘中已经提供了该测试程序的源代码
#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'}; //定义按键值变量，对于驱动函数中的key_values 数组
buttons_fd = open("/dev/buttons", 0); /*打开按键设备/dev/buttons*/
if (buttons_fd < 0) {
perror("open device buttons"); /*打开失败则退出*/
exit(1);
}
for (;;) { /*永读按键并打印键值和状态*/
char current_buttons[6];
int count_of_changed_key;
int i;
/*使用read 函数读取一组按键值（6 个）*/
if (read(buttons_fd, current_buttons, sizeof current_buttons) != sizeof current_buttons) {
perror("read buttons:");
exit(1);
}
/*逐个分析读取到的按键值*/
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];
/*打印按键值，并标明按键按下/擡起的状态*/
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); /*关闭按键设备文件*/
return 0;
}
编译后进行测试：
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
此驱动程序还存在不少问题，首先对于request_irq函数的用法，目前只查到韦东山的书中描述的用法，在网上没有查到关于参数flags，如设置为中断的触发方式时，会调用irq_desc[irq]结构中的chip->set_type成员函数进行设置：设置引脚功能为外部中断，设置中断触发方式。当然这样设置没有错误，否则驱动也不能正常运行了，自己对于内核的讲解也是一知半解，后续将按照网上大部分的设置方式对驱动进行更改。
其次，按键没有去抖动，后续将参照网上的方法进行更改。