【嵌入式Linux】嵌入式Linux驱动开发基础知识之按键驱动框架
文章目录
- 前言
- 1、APP怎么读取按键值
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- 1.1、查询方式
- 1.2、休眠-唤醒方式
- 1.3、poll方式
- 1.3、异步通知方式
- 1.5、 驱动程序提供能力，不提供策略
- 2、按键驱动程序框架--查询方式
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- 2.1、通用驱动
- 2.2、单板个性化驱动
- 2.3、 APP
前言
韦东山嵌入式Linux驱动开发基础知识学习笔记
文章中大多内容来自韦东山老师的文档，还有部分个人根据自己需求补充的内容
视频教程地址：https://www.bilibili.com/video/BV14f4y1Q7ti
1、APP怎么读取按键值
APP去读按键的方法有4种：
① 查询方式
② 休眠-唤醒方式
③ poll方式
④ 异步通知方式
APP读取按键值，需要有按键驱动程序。
通过这4种方式的学习，我们可以掌握如下知识：
① 驱动的基本技能：中断、休眠、唤醒、poll等机制。
这些基本技能是驱动开发的基础，其他大型驱动复杂的地方是它的框架及设计思想，但是基本技术就这些。
关于这APP中四种方法的介绍在前面的【嵌入式Linux】嵌入式Linux应用开发基础知识之输入系统应用编程中已经介绍，在此不做介绍
1.1、查询方式
▲查询方式
驱动程序中构造、注册一个file_operations结构体，里面提供有对应的open,read函数。APP调用open时，导致驱动中对应的open函数被调用，在里面配置GPIO为输入引脚。APP调用read时，导致驱动中对应的read函数被调用，它读取寄存器，把引脚状态直接返回给APP。
1.2、休眠-唤醒方式
▲休眠-唤醒方式
驱动程序中构造、注册一个file_operations结构体，里面提供有对应的open,read函数。
APP调用open时，导致驱动中对应的open函数被调用，在里面配置GPIO为输入引脚；并且注册GPIO的中断处理函数。
APP调用read时，导致驱动中对应的read函数被调用，如果有按键数据则直接返回给APP；否则APP在内核态休眠。
当用户按下按键时，GPIO中断被触发，导致驱动程序之前注册的中断服务程序被执行。它会记录按键数据，并唤醒休眠中的APP。
APP被唤醒后继续在内核态运行，即继续执行驱动代码，把按键数据返回给APP(的用户空间)。
1.3、poll方式
上面的休眠-唤醒方式有个缺点：如果用户一直没操作按键，那么APP就会永远休眠。
我们可以给APP定个闹钟，这就是poll方式。
▲poll方式
驱动程序中构造、注册一个file_operations结构体，里面提供有对应的open,read,poll函数。
APP调用open时，导致驱动中对应的open函数被调用，在里面配置GPIO为输入引脚；并且注册GPIO的中断处理函数。
APP调用poll或select函数，意图是“查询”是否有数据，这2个函数都可以指定一个超时时间，即在这段时间内没有数据的话就返回错误。这会导致驱动中对应的poll函数被调用，如果有按键数据则直接返回给APP；否则APP在内核态休眠一段时间。
当用户按下按键时，GPIO中断被触发，导致驱动程序之前注册的中断服务程序被执行。它会记录按键数据，并唤醒休眠中的APP。
如果用户没按下按键，但是超时时间到了，内核也会唤醒APP。
所以APP被唤醒有2种原因：用户操作了按键，超时。被唤醒的APP在内核态继续运行，即继续执行驱动代码，把“状态”返回给APP(的用户空间)。
APP得到poll/select函数的返回结果后，如果确认是有数据的，则再调用read函数，这会导致驱动中的read函数被调用，这时驱动程序中含有数据，会直接返回数据。
1.3、异步通知方式
▲异步通知方式
异步通知的实现原理是：内核给APP发信号。信号有很多种，这里发的是SIGIO。
驱动程序中构造、注册一个file_operations结构体，里面提供有对应的open,read,fasync函数。
APP调用open时，导致驱动中对应的open函数被调用，在里面配置GPIO为输入引脚；并且注册GPIO的中断处理函数。
APP给信号SIGIO注册自己的处理函数：my_signal_fun。
APP调用fcntl函数，把驱动程序的flag改为FASYNC，这会导致驱动程序的fasync函数被调用，它只是简单记录进程PID。
当用户按下按键时，GPIO中断被触发，导致驱动程序之前注册的中断服务程序被执行。它会记录按键数据，然后给进程PID发送SIGIO信号。
APP收到信号后会被打断，先执行信号处理函数：在信号处理函数中可以去调用read函数读取按键值。
信号处理函数返回后，APP会继续执行原先被打断的代码。
1.5、 驱动程序提供能力，不提供策略
我们的驱动程序可以实现上述4种提供按键的方法，但是驱动程序不应该限制APP使用哪种方法。
这就是驱动设计的一个原理：提供能力，不提供策略。就是说，你想用哪种方法都行，驱动程序都可以提供；但是驱动程序不能限制你使用哪种方法。
2、按键驱动程序框架–查询方式
▲GPIO on STM32MP157PRO
2.1、通用驱动
button_drv.c
#include 2.2、单板个性化驱动
board_100ask_stm32mp157.c
#include button_drv.c
#ifndef _BUTTON_DRV_H
#define _BUTTON_DRV_H
struct button_operations {
int count;
void (*init) (int which);
int (*read) (int which);
};
void register_button_operations(struct button_operations *opr);
void unregister_button_operations(void);
#endif
2.3、 APP
button_test.c
#include \n" , argv[0]);
return -1;
}
/* 2. 打开文件 */
fd = open(argv[1], O_RDWR);
if (fd == -1)
{
printf("can not open file %s\n", argv[1]);
return -1;
}
/* 3. 写文件 */
read(fd, &val, 1);
printf("get button : %d\n", val);
close(fd);
return 0;
}