初试MINI2440按键驱动—查询方式(polling)

                        初试MINI2440按键驱动—查询方式(polling)
开发环境：    
                SYSTEM       :  Ubuntu-12.04
                Board        :  Mini2440-t35
                Bootloader   :  u-boot-1.1.6
                Kernel       :  Linux-2.6.22.6
                CROSS_COMPILE: arm-linux-gcc v3.4.5
一、搭建程序框架

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <asm/hardware.h>

#define        DEVICE_NAME "MINI2440_BUTTONS" //设备名称
#define        DEVICE_MAJOR          231                        //主设备号

static struct file_operations buttons_polling_drv_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
};

static int __init buttons_polling_drv_init(void)
{
    int ret;
    ret = register_chrdev(DEVICE_MAJOR, DEVICE_NAME, &buttons_polling_drv_fops);
    if(ret < 0)
    {
        printk(DEVICE_NAME "\t can't register major number!\n");
    }
    printk(DEVICE_NAME"\t initialized!\n");
    return 0;
}
static void __exit buttons_polling_drv_exit(void)
{
    unregister_chrdev(DEVICE_MAJOR, DEVICE_NAME);
}

module_init(buttons_polling_drv_init);
module_exit(buttons_polling_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

 Makefile内容：

KERN_DIR = /home/wangtisheng/work/kernel/linux-2.6.22.6-mini2440

all:
        make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules

clean:
        make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
        rm -rf modules.order

obj-m += buttons_polling_drv.o

二、实现file_operations结构体buttons_polling_drv_fops中的各函数，本实例只是构造了open、read函数。
   

要操作S3C2440的IO口，首先要进行IO的初始化，根据MINI2440的原理图，应将按键对应GPIO口设置为输出模式，内核源码arch/arm/plat_s3c24xx/gpio.c中提供了初始化管脚功能的函数void s3c2410_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int function)，将初始化函数写在buttons_polling_drv_open函数中，代码如下：

static unsigned long buttons_polling_table[] = {
    S3C2410_GPG0,
    S3C2410_GPG3,
    S3C2410_GPG5,
    S3C2410_GPG6,
    S3C2410_GPG7,
    S3C2410_GPG11,
};
static unsigned long buttons_polling_cfg_table[] = {
    S3C2410_GPB0_INP,
    S3C2410_GPB3_INP,
    S3C2410_GPB5_INP,
    S3C2410_GPB6_INP,
    S3C2410_GPB7_INP,
    S3C2410_GPB8_INP,
};

static int buttons_polling_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int i;

    for (i = 0; i < 6; i++) {
        s3c2410_gpio_cfgpin(buttons_polling_table[i], buttons_polling_cfg_table[i]);
    }
    return 0;
}

        添加读取按键对应GPIO口状态的函数，内核源码arch/arm/plat_s3c24xx/gpio.c中提供了设置GPIO状态的函数unsigned int s3c2410_gpio_getpin(unsigned int pin)，s3c2410_gpio_getpin()的返回值是GPxDAT寄存器的值与所要读取的GPIO对应的bit mask相与以后的值，0表示该GPIO对应的bit为0， 非0表示该bit为1。根据MINI2440原理图，当按键无动作，即按键没有被按下时GPIO口状态为1，反之为0。
        注：内核提供了专门的函数用于访问用户空间的指针：
                int copy_from_user(void *to,const void __user *from,int n);             //从用户空间拷贝数据到内核空间
                int copy_to_user(void __user *to,const void *form,int n);                 //从内核区中读取数据到用户区
    内核空间 ：
            Linux操作系统，特别是它的内核，用一种简单而有效的方法管理机器的硬件，给用户提供一个简捷而统一的编程接口。同样的，内核，特别是它的设备驱动程序，是连接最终用户/程序员和硬件的一座桥或者说是接口。任何子程序或者函数只要是内核的一部分（例如：模块，和设备驱动），那它也就是内核空间的一部分。
    用户空间.：
            最终用户的应用程序，像UNIX的shell或者其它的GUI的程序(例如，gedit),都是用户空间的一部分。很显然，这些应用程序需要和系统的硬件进行交互。但是，他们不是直接进行，而是通过内核支持的函数进行。

ssize_t buttons_polling_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
    unsigned char key_vals[6];

    if(size != sizeof(key_vals))
        return -EINVAL;

    key_vals[0] = (s3c2410_gpio_getpin(S3C2410_GPG0) & (1<<0)) ? 1 : 0;    //值为1表示按键没有被按下，反之按键被按下
    key_vals[1] = (s3c2410_gpio_getpin(S3C2410_GPG3) & (1<<3)) ? 1 : 0;
    key_vals[2] = (s3c2410_gpio_getpin(S3C2410_GPG5) & (1<<5)) ? 1 : 0;
    key_vals[3] = (s3c2410_gpio_getpin(S3C2410_GPG6) & (1<<6)) ? 1 : 0;
    key_vals[4] = (s3c2410_gpio_getpin(S3C2410_GPG7) & (1<<7)) ? 1 : 0;
    key_vals[5] = (s3c2410_gpio_getpin(S3C2410_GPG11) & (1<<11)) ? 1 : 0;

    copy_to_user(buf,key_vals,sizeof(key_vals));

    return sizeof(key_vals);
}

三、测试驱动程序buttons_polling_drv_test.c

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

int main(int argc,char **argv)
{
    int fd;
    unsigned char key_vals[6];
    int cnt = 0;

    fd = open("/dev/MINI2440_BUTTONS", O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("can't open\n");
    }

    while(1)
    {
        read(fd,key_vals,sizeof(key_vals));
        if( !key_vals[0] || !key_vals[1] || !key_vals[2] || !key_vals[3] || !key_vals[4] || !key_vals[5] )
        {
            printf("%4d key pressed %d %d %d %d %d %d\n",cnt++,key_vals[0],key_vals[1],key_vals[2],key_vals[3],key_vals[4],key_vals[5]);
        }
    }
    return 0;
}

    执行如下命令即可得到测试程序的可执行文件：   
                arm-linux-gcc -o buttons_polling_drv_test buttons_polling_drv_test.c
四、驱动加载、测试
    将模块

buttons_polling_drv.ko

和测试程序buttons_polling_drv_test拷贝至根文件系统根目录，我的开发板mini2440采用NFS方式挂载根文件系统。
        挂载模块
            # insmod

buttons_polling_drv.ko

            # cat /proc/devices
        至此即可看到驱动程序已挂载如下：
            231 MINI2440_BUTTONS
        创建该设备节点
            # mknod /dev/

MINI2440_BUTTONS 

c 231 0
              驱动测试：
                  执行 # ./buttons_polling_drv_test执行按键驱动测试程序，当有按键按下时出现如下结果，
                                                            
        将程序后台运行，使用top命令查看各进程的占用资源情况，可以看到

buttons_polling_drv_test进程占用了CPU的99%的资源，可见查询方式是非常消耗CPU资源的，下一步将该程序修改为中断方式实现。

完整代码如下：
buttons_polling_drv.rar