s3c2440 按键驱动 -- 字符设备

主机：VM - redhat 9.0

开发板：FL2440，linux-2.6.12

arm-linux-gcc：3.4.1

（1）原理图上的按键模块，可以看到相应的GPIO口，以及中断号。

由图可以得知GPF0等接高电平，当按键按下，则接低电平，所以将中断响应设置为下降沿触发。

（2）驱动程序gzliu_2440_key.c，实现为一般的字符设备驱动，完整的源码如下，其中：

// 定时器的使用参考：http://blog.csdn.net/gzliu_hit/article/details/6691355

// s3c2410_gpio_cfgpin系列函数参考：http://blog.csdn.net/gzliu_hit/article/details/6689182

// request_irq()参考：http://blog.csdn.net/gzliu_hit/article/details/6688929

                                      http://blog.csdn.net/gzliu_hit/article/details/6688816

// cdev_init()系列函数参考：http://blog.csdn.net/gzliu_hit/article/details/6688684

#include <linux/errno.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/uaccess.h>

#include <asm/arch/regs-gpio.h>

#define DEV_NAME		 "s3c2440-key"
#define DEV_MAJOR                 250              // 主设备号
#define MAX_KEY_BUF               16      // 按键缓冲区大小
#define KEY_NUM                   4
#define GZLIU_KEY_DOWN_X          0          // 按键按下，不确定是否是干扰
#define GZLIU_KEY_DOWN            1            // 按键按下
#define GZLIU_KEY_UP              2                   // 按键抬起
#define KEY_TIMER_DELAY_1        (HZ/50)              // 按键按下延迟20ms
#define KEY_TIMER_DELAY_2        (HZ/10)              // 按键抬起之前延迟100ms

typedef unsigned char KEY_RET;

// 设备结构体
static struct key_dev
{
    unsigned int key_status[KEY_NUM];   // 4个按键的状态
    KEY_RET buf[MAX_KEY_BUF];             // 按键缓冲区
    unsigned int head, tail;                     // 按键缓冲区头，尾
    wait_queue_head_t wq;                    // 等待队列
    struct cdev cdev;                               // cdev结构体
}dev;

static struct timer_list key_timer[KEY_NUM];    // 4个按键的去抖定时器

// 按键硬件资源、键值信息结构体
struct key_info
{
    int irq;                           // 中断号
    unsigned int port;      // GPIO端口
    int port_type;                       // GPIO端口配置
    char *key;                         // 键名
};

// 中断、GPIO宏定义与s3c2410一样，来自头文件：
// include/asm-arm/arch-s3c2410/regs-gpio.h
// include/asm-arm/arch-s3c2410/irqs.h
static struct key_info key_info_tab[KEY_NUM] = 
{
    { IRQ_EINT0, S3C2410_GPF0, S3C2410_GPF0_EINT0, "KEY_1" }, 
    { IRQ_EINT2, S3C2410_GPF2, S3C2410_GPF2_EINT2, "KEY_2" },
    { IRQ_EINT3, S3C2410_GPF3, S3C2410_GPF3_EINT3, "KEY_3" },
    { IRQ_EINT4, S3C2410_GPF4, S3C2410_GPF4_EINT4, "KEY_4" },
};

// 中断处理程序
static irqreturn_t s3c2440_key_irq(int irq, void *dev_id)
{
    int key = (int)dev_id;
    
    // 关中断，转入查询模式
    // 每次按键只产生一次中断
    disable_irq(key_info_tab[key].irq);
    
    dev.key_status[key] = GZLIU_KEY_DOWN_X;       // 状态为按下
    key_timer[key].expires = jiffies + KEY_TIMER_DELAY_1;    // 延迟
    add_timer(&key_timer[key]);       // 启动定时器
    
    return IRQ_HANDLED;

}/* s3c2440_key_irq() */

// 申请系统中断，中断方式为下降沿触发
static int request_irqs(void)
{
    int i, ret;
    
    for (i=0; i<KEY_NUM; i++)
    {
        // 设置4个GPIO口为中断触发方式
        s3c2410_gpio_cfgpin(key_info_tab[i].port, key_info_tab[i].port_type);
        
        // 申请中断，快速中断，设置为下降沿触发
        // 将按键序号作为参数传入中断服务程序
        ret = request_irq(key_info_tab[i].irq, (void *)s3c2440_key_irq, SA_INTERRUPT | IRQT_FALLING, key_info_tab[i].key, (void *)i);
        if (ret)
        {
            return i;
        }
    }
    return 0;
    
}/* request_irqs() */

// 释放中断
static void free_irqs(void)
{
    int i;
    for (i=0; i<KEY_NUM; i++)
    {
        disable_irq(key_info_tab[i].irq);
        free_irq(key_info_tab[i].irq, (void *)i);
    }
}

// 定时器处理函数
static void s3c2440_key_timer(unsigned long data)
{
    int key = data;
    
    int status = s3c2410_gpio_getpin(key_info_tab[key].port);
    if (!status)      // 按键为按下状态
    {
        if (dev.key_status[key] == GZLIU_KEY_DOWN_X)     // 从中断进入
        {
            dev.key_status[key] = GZLIU_KEY_DOWN;
            dev.buf[dev.tail] = (KEY_RET)key;
            dev.tail = (dev.tail + 1) % MAX_KEY_BUF;
            wake_up_interruptible(&dev.wq);               // 唤醒等待队列
        }
        // 延迟更长的时间，等待按键抬起
        key_timer[key].expires = jiffies + KEY_TIMER_DELAY_2;
        add_timer(&key_timer[key]);
    }
    else    // 按键已经抬起
    {
        dev.key_status[key] = GZLIU_KEY_UP;
        enable_irq(key_info_tab[key].irq);                 // 按键抬起，使能中断
    }
    
}/* s3c2440_key_timer */

static int s3c2440_key_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    int i, ret;
    
    dev.head = dev.tail = 0;
    for (i=0; i<KEY_NUM; i++)
    {
        // 初始化按键状态为抬起
        dev.key_status[i] = GZLIU_KEY_UP;
        
        // 初始化定时器        
        init_timer(&key_timer[i]);

        key_timer[i].data = i;         // 把按键序号作为参数传入定时器处理函数
        key_timer[i].function = s3c2440_key_timer;   // 定时器相应函数
    }
    init_waitqueue_head(&(dev.wq));    // 初始化等待队列
    
    // 申请中断
    ret = request_irqs();
    if (ret > 0)                 // 如果申请失败，释放已经申请的中断
    {
    	printk("request_irqs() failed, line: %d\n", __LINE__);
        for (i=ret; i>=0; i--)
        {
            disable_irq(key_info_tab[i].irq);
            free_irq(key_info_tab[i].irq, (void *)i);
        }
        return -EBUSY;
    }
    return 0;
    
}/* s3c2440_key_open() */

static ssize_t s3c2440_key_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
    int ret;
    unsigned int size;

    if (dev.head == dev.tail)         // 没有按键被按下
    {
        if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)      // 如果应用程序采用非阻塞方式，则返回错误
        {
            return -EAGAIN;
        }
        else    // 进入阻塞模式，使应用程序休眠
        {
            wait_event_interruptible(dev.wq, dev.head != dev.tail);
        }
    }
    size = (dev.tail - dev.head) % MAX_KEY_BUF;
    ret = copy_to_user(buf, (dev.buf+dev.head), size);
    dev.head = dev.tail;
    if (ret)
    {
        return ret;
    }
    return size;
    
}/* s3c2440_key_read() */

static int s3c2440_key_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    int i;
    for (i=0; i<KEY_NUM; i++)
    {
        del_timer(&key_timer[i]);
    }
    free_irqs();
    return 0;
}

static struct file_operations s3c2440_key_fops = 
{
	.owner		=THIS_MODULE,
	.open		=s3c2440_key_open,
	.read			=s3c2440_key_read,
	.release		=s3c2440_key_release,
};

// s3c2440-key驱动模块加载函数
static int __init s3c2440_key_init(void)
{
    int ret;
    dev_t devno = MKDEV(DEV_MAJOR, 0);
    
    // 申请字符设备驱动区域
    // 已知主设备号，若未知，则动态申请alloc_chrdev_region()
    ret = register_chrdev_region(devno, 1, DEV_NAME);
    if (ret < 0)
    {
        printk(DEV_NAME " register failed, line: %d\n", __LINE__);
        printk("ret: %d\n", ret);
        return ret;
    }
    
    // 初始化并添加cdev结构体
    cdev_init(&dev.cdev, &s3c2440_key_fops);
    dev.cdev.owner = THIS_MODULE;
    
    ret = cdev_add(&dev.cdev, devno, 1);
    if (ret)
    {
        printk("error %d when adding dev\n", ret);
    }
    
    return 0;
}

// s3c2440-key驱动模块卸载函数
static void __exit s3c2440_key_exit(void)
{
    cdev_del(&dev.cdev);        // 删除cdev结构体
    unregister_chrdev_region(MKDEV(DEV_MAJOR, 0), 1);      // 注销设备区域
}

module_init(s3c2440_key_init);
module_exit(s3c2440_key_exit);

MODULE_AUTHOR("gzliu <[email protected]>");
MODULE_DESCRIPTION("s3c2440 key driver");
MODULE_LICENSE("GPL");

（3）编译驱动模块的Makefile：

    # Makefile 2.6  
      
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m:=gzliu_2440_key.o
else
PWD:=$(shell pwd)
#KDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build 
KDIR:=/root/linux-2.6.12
      
all:
	$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) 
clean:
	rm -rf .*.cmd *.o *.mod.c *.ko .tmp_versions
endif

（4）应用层测试程序key_test.c：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>

#define MAX_KEY_BUF           16      // 按键缓冲区大小

int main()
{
	unsigned char buf[MAX_KEY_BUF];
	int fd_key;
	int ret, i;
	
	fd_key = open("/dev/gzliu_2440_key", O_RDONLY);
	if (fd_key == -1)
	{
		printf("open(fd_key) failed\n");
		return -1;
	}
	
	while (1)
	{
		// 阻塞模式, 没有按键按下时, 进程会被阻塞
		ret = read(fd_key, buf, MAX_KEY_BUF);
	
		for (i=0; i<ret; i++)
		{
			printf("Key %d is down\n", buf[i]);
		}
	}
	
	return 0;
}

（5）通过串口将程序发送到开发板的文件系统中，在FL2440开发板上的测试结果：

也可以实现为混杂设备驱动，就能自动创建设备节点。

按键驱动作为混杂设备的实现：http://blog.csdn.net/gzliu_hit/article/details/6697568