字符设备驱动之内核定时器防抖

注：代码有完整的注释，方便阅读

开发环境： ubuntu18.04
平台： JZ2440
kernel: Linux-3.4.2
交叉编译工具： arm-linux-gcc-4.4.3

驱动程序如下：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_device.h>
#include <linux/of_platform.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <mach/gpio.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/poll.h>#define DEVICE_NAME        "seventh_drv"  //设备的名称需要和文件系统中设备节点名称区分开/* 1.1、确定主设备号，如果没有确定则由内核自动分配 */
static int major;static struct cdev seventh_cdev;static dev_t devid;
static struct class * seventhdrv_class;/* 声明定时器 */
static struct timer_list buttons_timer;/* 定义按键GPIO寄存器指针 */
volatile unsigned long *gpfcon = NULL;
volatile unsigned long *gpfdat = NULL;
volatile unsigned long *gpgcon = NULL;
volatile unsigned long *gpgdat = NULL;/* 按键描述结构体 */
static struct pin_desc{unsigned int pin;unsigned int key_val;
};/* 键值 按下时；0x01 0x02 0x03 0x04 */
/* 键值 松开后；0x81 0x82 0x83 0x84 */
static unsigned char key_val;static struct pin_desc key_pin_desc[4] = {{S3C2410_GPF(0),  0x01},{S3C2410_GPF(2),  0x02},{S3C2410_GPG(3),  0x03},{S3C2410_GPG(11), 0x04},
};/* 定义全局pin_desc结构变量 */
static struct pin_desc *irq_pd;/* 等待序列 */
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);/* 唤醒进程标志，在中断函数中将它置1，在read将它置0， */
static volatile int evpress = 0;/* 定义fasync_struct结构体 */
static struct fasync_struct *button_async;//static atomic_t canopen = ATOMIC_INIT(1);     //定义原子变量并初始化为1//static DECLARE_MUTEX(button_lock);     //定义互斥锁
struct semaphore button_lock;/* 中断处理函数 */
static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void* dev_id)
{/* 10ms之后启动定时器 */irq_pd = (struct pin_desc *)dev_id;mod_timer(&buttons_timer, jiffies+HZ/100);return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}static int seventh_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{/* 原子操作 */
#if 0   if (!atomic_dec_and_test(&canopen)){atomic_inc(&canopen);return -EBUSY;}
#endif/* 非阻塞的方式打开设备 */if(file->f_flags & O_NONBLOCK){/* 尝试获取信号量，如果失败，直接返回 */if(down_trylock(&button_lock))return -EBUSY;}else{/* 阻塞，直到获取信号量 */down(&button_lock);}/* 申请中断 配置GPF0,2 GPG3,11为输入引脚 */request_irq(IRQ_EINT0,  buttons_irq, (IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING), "S2", &key_pin_desc[0]);request_irq(IRQ_EINT2,  buttons_irq, (IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING), "S3", &key_pin_desc[1]);request_irq(IRQ_EINT11, buttons_irq, (IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING), "S4", &key_pin_desc[2]);request_irq(IRQ_EINT19, buttons_irq, (IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING), "S5", &key_pin_desc[3]);return 0;
}static ssize_t seventh_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{if(size != 1)return -EINVAL;if (file->f_flags & O_NONBLOCK){/* 如果ev_press不等于1，说明没有进入按键中断，没有按键事件产生，直接返回 */if (!evpress)return -EAGAIN;}else{/* 在读函数中，如果按键没有操作，就在此处休眠，当evpress=1时，说明发生按键中断，则继续向下执行 */wait_event_interruptible(button_waitq, evpress);}/* evpress在中断函数中置1，在此处置0 */evpress = 0;copy_to_user(buf, &key_val, sizeof(key_val));return sizeof(key_val);
}static int seventh_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)
{free_irq(IRQ_EINT0,  &key_pin_desc[0]);free_irq(IRQ_EINT2,  &key_pin_desc[1]);free_irq(IRQ_EINT11, &key_pin_desc[2]);free_irq(IRQ_EINT19, &key_pin_desc[3]);/* 释放信号量 */up(&button_lock);return 0;
}static unsigned int seventh_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{unsigned int mask = 0;poll_wait(file, &button_waitq, wait);// 不会立即休眠if(evpress)mask |= POLLIN | POLLRDNORM;return mask;
}static int seventh_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)
{printk("driver: seventh_drv_fasync\n");/* 发给谁肯定是这个fasync_struct结构中定义的。这个结构“button_async”要做些初始化 */return fasync_helper(fd, filp, on, &button_async);
}/* 1.2、构造file_operations结构体，里面是操作设备的函数 */
static struct file_operations seventh_drv_fops = {.owner   =  THIS_MODULE,.open   =  seventh_drv_open,.read  =  seventh_drv_read,.release  = seventh_drv_close,.poll   =   seventh_drv_poll,.fasync =   seventh_drv_fasync,
};/* 定时器处理函数 */
static void buttons_timer_function(unsigned long data)
{/* 先获得资源描述 */struct pin_desc* pindesc = irq_pd; unsigned int pinval = 0;if(!pindesc){return ;}/* 根据得到的资源描述结构体，获得引脚电平 */pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);if(pinval)key_val = 0x80 | pindesc->key_val;elsekey_val = pindesc->key_val;/* 唤醒进程 */evpress = 1;wake_up_interruptible(&button_waitq);/* 在设备资源可获得时，调用 kill_fasync()函数发相应的信号 */kill_fasync(&button_async, SIGIO, POLL_IN);
}/* 2、定义入口函数 */
static int seventh_drv_init(void)
{/* 2.1 分配设备号（动态和静态两种） */if(major){//如果确定了主设备号，就是用静态分配函数devid = MKDEV(major, 0);register_chrdev_region(devid, 2, DEVICE_NAME);}else{alloc_chrdev_region(&devid, 0, 2, DEVICE_NAME);  //cat /proc/devicemajor = MAJOR(devid); devid = MKDEV(major, 0);}/* 2.2 用seventh_drv_fops结构体初始化设备描述结构体cdev，建立关联 */cdev_init(&seventh_cdev,  &seventh_drv_fops);/* 2.3 注册字符设备,将字符设备结构体添加到内核 */cdev_add(&seventh_cdev, devid, 2);/* 3、使用udev机制自动创建的设备节点 *//* 3.1 注册一个类，使得mdev在/dev目录下自动创建设备节点，不用再使用mknod命令 */seventhdrv_class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME);//创建一个seventh_drv类  /sys/class/DEVICE_NAME/* 在文件系统中创建/dev/irqbtn 这个设备文件，应用程序调用 */device_create(seventhdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "irqbtn");   //dev/irqbtn/* 4、硬件操作，内存映射用于操作IO口 */gpfcon = (volatile unsigned long*)ioremap(0x56000050, 16);gpfdat = gpfcon + 1;gpgcon = (volatile unsigned long*)ioremap(0x56000060, 16);gpgdat = gpgcon + 1;/* 初始化信号量为1 */sema_init(&button_lock, 1);/* 初始化定时器 */init_timer(&buttons_timer);buttons_timer.function = buttons_timer_function;add_timer(&buttons_timer);return 0;
}/* 3、定义出口函数 */
static void seventh_drv_exit(void)
{iounmap(gpfcon);   //取消内存映射iounmap(gpgcon);device_destroy(seventhdrv_class, MKDEV(major, 0));  //取消自动创建设备节点class_destroy(seventhdrv_class);    //释放seventhdrv_classcdev_del(&seventh_cdev);    //从内核中卸载字符设备描述结构体unregister_chrdev_region(devid, 2);        //取消设备号的申请
}/* 4、修饰入口函数和出口函数 */
module_init(seventh_drv_init);
module_exit(seventh_drv_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

应用程序如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <poll.h>
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>int fd = 0;/* 信号处理函数 */
void my_signal_fun(int signum)
{unsigned char key_val = 0;read(fd, &key_val, 1);printf("key_val: 0x%x\n", key_val);
}int main(int argc, char **argv)
{unsigned char key_val;int Oflags = 0;int ret = 0;/* 监听信号 */
//    signal(SIGIO, my_signal_fun);/* 非阻塞方式打开设备文件 */fd = open("/dev/irqbtn", O_RDWR);if(fd < 0){printf("cannot open!!\n");return -1;}/* 应用程序告诉内核，信号发给谁 */
//    fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
//    /* 通过“F_GETFL”读出“flags”，在 flags 上置上“FASYNC”位 */
//    Oflags = fcntl(fd, F_GETFL);
//    fcntl(fd, F_SETFL, Oflags|FASYNC);while(1){ret = read(fd, &key_val, 1);printf("key_val: 0x%x, ret = %d\n", key_val, ret);}return 0;
}

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