Linux poll机制

一、poll机制功能

poll的是一种查询的方式，英文解释 ：民意调查

函数原型：int poll(struct pollfd    *fds ，nfds_t    nfds ，int    timeout);

fds为指向待查询的设备文件数组；

nfds描述第一个参数fds中有多少个设备；

timeout为查询不到我们期望的结果进程睡眠的时间；

返回值：查询到期望状态的设备文件个数

struct pollfd {     

                         int fd;              /* 文件描述符 */ （待查询的设备）

                   short events;   /* 等待的事件 */（待查询的设备的状态）

                   short revents;  /* 实际发生了的事件 */

              }

功能过程描述：应用程序中调用poll查询文件的状态，首先将fds里面的每个设备文件fd取出，调用它们驱动程序的poll函数，查询是否出现我们期望状态，查询完fds里面所有的设备文件得到满足期望状态的设备文件的数量，如果这个数为0，则poll调用将导致进程就进入睡眠状态，睡眠时间由poll函数设定，如果程序在睡眠状态中fds的某个文件出现我们期望状态，那么poll立即返回，否则一直睡眠到睡眠时间结束为止，返回值为0；如果这个数大于0 ，poll返回满足条件的设备数量。

poll相当于open("/dev/xxx",O_RDWR)阻塞打开文件，区别在于当设备文件无数据可读时poll只导致程序休眠固定时间，而open将导致程序一直休眠到有数据为止。

二、poll应用举例

int main(int argc, char **argv)
{
      int fd;
      unsigned char key_val;
      int ret;
      struct pollfd fds[1];//查询数组的大小，这里我们仅查询一个设备文件
      fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);
      if (fd < 0)
          printf("can't open!\n");
      fds[0].fd     = fd;//查询的设备文件描述符为fd，也就是查询的设备是/dev/buttons
      fds[0].events = POLLIN;//查询事件是POLLIN，也就是/dev/buttons是否按下
      while (1)
      {     
           ret = poll(fds, 1, 5000);//查询的设备队列是fds，里面有1个设备，查询不到就睡眠5s，在睡眠中如果有期望状态出现也是可以返回
           if (ret == 0)    
              printf("time out\n"); //没有查询到按键按下，睡眠中也没有按键按下
           else
              {    
                  read(fd, &key_val, 1);           //查询到按键按下，读取这个按键的值
                  printf("key_val = 0x%x\n", key_val);
              }
      }
          return 0;
}

三、poll内核实现过程(kernel-2.6.30.4)

(应用程序)poll->sys_poll->do_sys_poll->do_poll->do_pollfd->f_op->poll(驱动)

在do_poll中：

for (;;) 

{       //逐个取出待查询数组中的每个文件描述符来查询

        for (; pfd != pfd_end; pfd++) 

         {

            if (do_pollfd(pfd, pt)) 

             {

              count++;

              pt = NULL;

            }

        }    

        pt = NULL;

        if (!count)//如果没有一个设备文件发生可读

         {

           count = wait->error;

           if (signal_pending(current))

              count = -EINTR;

        }

       if (count || timed_out)//超时或者有设备文件可读，程序直接返回

           break;

       if (end_time && !to) 

        {

           expire = timespec_to_ktime(*end_time);

           to = &expire;

       }

       //程序睡眠

       if (!poll_schedule_timeout(wait, TASK_INTERRUPTIBLE, to, slack))

            timed_out = 1;

}

在do_pollfd中：

  if (file->f_op && file->f_op->poll)
     mask = file->f_op->poll(file, pwait);//调用设备的poll函数,返回是否发生期望的设备状态   

在f_op->poll中(针对按键驱动举例)：

 unsigned int mask = 0;
  poll_wait(file, &button_waitq, wait); //将当前的设备加入到等待队列中，当它不是马上就休眠

  if (ev_press)
     mask |= POLLIN | POLLRDNORM;//返回设备文件现在的状态

  return mask;

按键驱动poll机制驱动实现:(可在TQ2440运行)

#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/miscdevice.h>

#define DEVICE_NAME   "buttons_poll" 
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);

/*中断事件标志*/
static volatile int ev_press = 0;

struct pin_desc
{
    unsigned int pin;
    unsigned int key_val;
};

/* 键值: 按下时, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 */
/* 键值: 松开时, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84 */
static unsigned char key_val;

/* K1,K2,K3,K4对应GPF1、GPF4、GPF2、GPF0*/
struct pin_desc pins_desc[4] = 
{
	{S3C2410_GPF1, 0x01},
	{S3C2410_GPF4, 0x02},
	{S3C2410_GPF2, 0x03},
	{S3C2410_GPF0, 0x04},
};

/*确定按键值*/
static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
{
	struct pin_desc * pindesc = (struct pin_desc *)dev_id;
	unsigned int pinval;
	
	pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);

	if (pinval)
	{
		/* 松开 */
		key_val = 0x80 | pindesc->key_val;
	}
	else
	{
		/* 按下 */
		key_val = pindesc->key_val;
	}
    ev_press = 1;                          /* 表示中断发生了 */
    wake_up_interruptible(&button_waitq);  /* 唤醒休眠的进程 */
    return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}
static int button_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	/* GPF1、GPF4、GPF2、GPF0为中断引脚 */
	request_irq(IRQ_EINT1, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K1", &pins_desc[0]);
	request_irq(IRQ_EINT4, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K2", &pins_desc[1]);
	request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K3", &pins_desc[2]);
	request_irq(IRQ_EINT0, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K4", &pins_desc[3]);	
	return 0;
}
ssize_t button_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
	if (size != 1)
		return -EINVAL;
	/* 如果没有按键动作, 休眠 */
	wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
	/* 如果有按键动作, 返回键值 */
	copy_to_user(buf, &key_val, 1);
	ev_press = 0;
	return 1;
}
int button_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
	free_irq(IRQ_EINT1, &pins_desc[0]);
	free_irq(IRQ_EINT4, &pins_desc[1]);
	free_irq(IRQ_EINT2, &pins_desc[2]);
	free_irq(IRQ_EINT0, &pins_desc[3]);
	return 0;
}
static unsigned button_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
	unsigned int mask = 0;
	/*不会立即休眠
	 *当调用完所有的设备文件的poll无结果后，程序开始睡眠
	 *由驱动程序唤醒
	 */
	poll_wait(file, &button_waitq, wait); 

	if (ev_press)
	   mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
	return mask;
}

static struct file_operations dev_fops = 
{
    .owner   =  THIS_MODULE,    /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */
    .open    =  button_drv_open,     
    .read    =	button_drv_read,	   
    .release =  button_drv_close,
    .poll    =  button_drv_poll,
};

static struct miscdevice misc = 
{
    .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
    .name  = DEVICE_NAME,
    .fops  = &dev_fops,
};
static int __init dev_init(void)
{
    int ret;
    /*杂项设备注册,和register_chrdev差不多
     *不同点在于它的主设备号固定为10，并且自动在/dev目录下创建好设备
     *注册后次设备号、设备名、设备的fops就都融为一体了
     */
     ret = misc_register(&misc);
     printk (DEVICE_NAME" initialized\n");
     return ret;
}
static void __exit dev_exit(void)
{
     misc_deregister(&misc);
}
module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

四、开发板测试过程(TQ2440)

在PC机上编译好驱动和测试程序在开发板上

#rz                                                     (传送PC上的文件到开发板)

#chmod 777 *                                    (改变文件的属性为可执行)

#insmod buttondrv_poll.ko                        (加载模块)

#ls /dev                                              (可以看到buttons)

#./buttondrvtest

                                                           按下开发板上的按键就会打印出按键信息了

五、源代码下载链接

http://pan.baidu.com/share/link?shareid=373773&uk=101680913