linux字符驱动之poll机制按键驱动

在上一节中，我们讲解了如何自动创建设备节点，实现一个中断方式的按键驱动。虽然中断式的驱动，效率是蛮高的，但是大家有没有发现，应用程序的死循环里的读函数是一直在读的；在实际的应用场所里，有没有那么一种情况，偶尔有数据、偶尔没有数据，答案当然是有的。我们理想当然的就会想到，当有数据的时候，我们才去读它，没数据的时候我们读它干啥？岂不浪费劳动力？
上一节文章链接：http://blog.csdn.net/lwj103862095/article/details/17511867
这一节里，我们在中断的基础上添加poll机制来实现有数据的时候就去读，没数据的时候，自己规定一个时间，如果还没有数据，就表示超时时间。

poll机制总结：（韦老师总结的，不是我总结的哦！）

1. poll > sys_poll > do_sys_poll >poll_initwait，poll_initwait函数注册一下回调函数__pollwait，它就是我们的驱动程序执行poll_wait时，真正被调用的函数。

2. 接下来执行file->f_op->poll，即我们驱动程序里自己实现的poll函数

   它会调用poll_wait把自己挂入某个队列，这个队列也是我们的驱动自己定义的；

   它还判断一下设备是否就绪。

3. 如果设备未就绪，do_sys_poll里会让进程休眠一定时间

4. 进程被唤醒的条件有2：一是上面说的“一定时间”到了，二是被驱动程序唤醒。驱动程序发现条件就绪时，就把“某个队列”上挂着的进程唤醒，这个队列，就是前面通过poll_wait把本进程挂过去的队列。

5. 如果驱动程序没有去唤醒进程，那么chedule_timeout(__timeou)超时后，会重复2、3动作，直到应用程序的poll调用传入的时间到达。

问：这一节与上一节的在驱动里添加了哪些内容？

答：仅仅添加了poll函数，该函数如下：

static unsigned int fourth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait){unsigned int mask = 0;/* 该函数，只是将进程挂在button_waitq队列上，而不是立即休眠 */poll_wait(file, &button_waitq, wait);/* 当没有按键按下时，即不会进入按键中断处理函数，此时ev_press = 0  * 当按键按下时，就会进入按键中断处理函数，此时ev_press被设置为1 */if(ev_press){mask |= POLLIN | POLLRDNORM;  /* 表示有数据可读 */}/* 如果有按键按下时，mask |= POLLIN | POLLRDNORM,否则mask = 0 */return mask;  }

详细请参考驱动源码：

#include <linux/kernel.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/init.h>#include <linux/delay.h>#include <linux/irq.h>#include <asm/uaccess.h>#include <asm/irq.h>#include <asm/io.h>#include <linux/module.h>#include <linux/device.h> //class_create#include <mach/regs-gpio.h>//S3C2410_GPF1//#include <asm/arch/regs-gpio.h>  #include <mach/hardware.h>//#include <asm/hardware.h>#include <linux/interrupt.h>  //wait_event_interruptible#include <linux/poll.h>   //poll/* 定义并初始化等待队列头 */static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);static struct class *fourthdrv_class;static struct device *fourthdrv_device;static struct pin_desc{unsigned int pin;unsigned int key_val;};static struct pin_desc pins_desc[4] = {{S3C2410_GPF1,0x01},{S3C2410_GPF4,0x02},{S3C2410_GPF2,0x03},{S3C2410_GPF0,0x04},}; static int ev_press = 0;/* 键值: 按下时, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 *//* 键值: 松开时, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84 */static unsigned char key_val;int major;/* 用户中断处理函数 */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; /* 表示中断已经发生 */ wake_up_interruptible(&button_waitq);   /* 唤醒休眠的进程 */return IRQ_HANDLED;}static int fourth_drv_open(struct inode * inode, struct file * filp){/*  K1 ---- EINT1,K2 ---- EINT4,K3 ---- EINT2,K4 ---- EINT0   *  配置GPF1、GPF4、GPF2、GPF0为相应的外部中断引脚   *  IRQT_BOTHEDGE应该改为IRQ_TYPE_EDGE_BOTH */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;}static ssize_t fourth_drv_read(struct file *file, char __user *user, size_t size,loff_t *ppos){if (size != 1)return -EINVAL;/* 当没有按键按下时，休眠。 * 即ev_press = 0; * 当有按键按下时，发生中断，在中断处理函数会唤醒 * 即ev_press = 1;  * 唤醒后，接着继续将数据通过copy_to_user函数传递给应用程序 */wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);copy_to_user(user, &key_val, 1);/* 将ev_press清零 */ev_press = 0;return 1;}static int fourth_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 int fourth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait){unsigned int mask = 0;/* 该函数，只是将进程挂在button_waitq队列上，而不是立即休眠 */poll_wait(file, &button_waitq, wait);/* 当没有按键按下时，即不会进入按键中断处理函数，此时ev_press = 0  * 当按键按下时，就会进入按键中断处理函数，此时ev_press被设置为1 */if(ev_press){mask |= POLLIN | POLLRDNORM;  /* 表示有数据可读 */}/* 如果有按键按下时，mask |= POLLIN | POLLRDNORM,否则mask = 0 */return mask;  }/* File operations struct for character device */static const struct file_operations fourth_drv_fops = {.owner= THIS_MODULE,.open= fourth_drv_open,.read= fourth_drv_read,.release    = fourth_drv_close,.poll       = fourth_drv_poll,};/* 驱动入口函数 */static int fourth_drv_init(void){/* 主设备号设置为0表示由系统自动分配主设备号 */major = register_chrdev(0, "fourth_drv", &fourth_drv_fops);/* 创建fourthdrv类 */fourthdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "fourthdrv");/* 在fourthdrv类下创建buttons设备，供应用程序打开设备*/fourthdrv_device = device_create(fourthdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons");return 0;}/* 驱动出口函数 */static void fourth_drv_exit(void){unregister_chrdev(major, "fourth_drv");device_unregister(fourthdrv_device);  //卸载类下的设备class_destroy(fourthdrv_class);//卸载类}module_init(fourth_drv_init);  //用于修饰入口函数module_exit(fourth_drv_exit);  //用于修饰出口函数MODULE_AUTHOR("LWJ");MODULE_DESCRIPTION("Just for Demon");MODULE_LICENSE("GPL");  //遵循GPL协议

应用测试源码：

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <poll.h>/* fourth_test */ int main(int argc ,char *argv[]){int fd;unsigned char key_val;struct pollfd fds;int ret;fd = open("/dev/buttons",O_RDWR);if (fd < 0){printf("open error\n");}fds.fd = fd;fds.events = POLLIN;while(1){/* A value of 0 indicates  that the call timed out and no file descriptors were ready * poll函数返回0时，表示5s时间到了，而这段时间里，没有事件发生"数据可读" */ret = poll(&fds,1,5000);if(ret == 0){printf("time out\n");}else/* 如果没有超时，则读出按键值 */{read(fd,&key_val,1);printf("key_val = 0x%x\n",key_val);} }return 0;}

测试步骤：

[WJ2440]# lsQt             etc            lib            sbin           third_testTQLedtest      first_drv.ko   linuxrc        sddisk         tmpapp_test       first_test     mnt            second_drv.ko  udiskbin            fourth_drv.ko  opt            second_test    usrdev            fourth_test    proc           sys            vardriver_test    home           root           third_drv.ko   web[WJ2440]# insmod fourth_drv.ko [WJ2440]# lsmodfourth_drv 3164 0 - Live 0xbf003000[WJ2440]# ls /dev/buttons -lcrw-rw----    1 root     root      252,   0 Jan  2 03:00 /dev/buttons[WJ2440]# ./fourth_test time outtime outkey_val = 0x1key_val = 0x81key_val = 0x4key_val = 0x84key_val = 0x3key_val = 0x83key_val = 0x2key_val = 0x82^C[WJ2440]# ./fourth_test &[WJ2440]# time outtime outtime out[WJ2440]#topMem: 10076K used, 50088K free, 0K shrd, 0K buff, 7224K cachedCPU:  0.1% usr  0.7% sys  0.0% nic 99.0% idle  0.0% io  0.0% irq  0.0% sirqLoad average: 0.00 0.00 0.00 1/23 637  PID  PPID USER     STAT   VSZ %MEM CPU %CPU COMMAND  637   589 root     R     2092  3.4   0  0.7 top  589     1 root     S     2092  3.4   0  0.0 -/bin/sh    1     0 root     S     2088  3.4   0  0.0 init  590     1 root     S     2088  3.4   0  0.0 /usr/sbin/telnetd -l /bin/login  587     1 root     S     1508  2.5   0  0.0 EmbedSky_wdg  636   589 root     S     1432  2.3   0  0.0 ./fourth_test  573     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [rpciod/0]    5     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [khelper]  329     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [nfsiod]    2     0 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kthreadd]    3     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [ksoftirqd/0]    4     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [events/0]   11     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [async/mgr]  237     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kblockd/0]  247     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [khubd]  254     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kmmcd]  278     2 root     SW       0  0.0   0  0.0 [pdflush]  279     2 root     SW       0  0.0   0  0.0 [pdflush]  280     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [kswapd0]  325     2 root     SW<      0  0.0   0  0.0 [aio/0]

由测试结果可以看出，当按键没有被按下时，5秒之后，会显示出time out，表示时间已到，在这5秒时间里，没有按键被按下，即没有数据可读，当按键按下时，立即打印出按下的按键；同时，fourth_test进程，也几乎不占用CPU的利用率。