网站建设需要矢量文件,邯郸房产网官网,wordpress 极简杂志,网站做图片的大小文章目录 “POLL ”机制#xff1a;APP执行过程驱动使用的函数应用使用的函数pollfd结构体poll函数事件类型实现原理 poll方式的按键驱动程序(stm32mp157)gpio_key_drv.cbutton_test.cMakefile修改设备树文件编译测试 “POLL ”机制#xff1a;
使用休眠-唤醒的方式等待某个… 文章目录 “POLL ”机制APP执行过程驱动使用的函数应用使用的函数pollfd结构体poll函数事件类型实现原理 poll方式的按键驱动程序(stm32mp157)gpio_key_drv.cbutton_test.cMakefile修改设备树文件编译测试 “POLL ”机制
使用休眠-唤醒的方式等待某个事件发生时有一个缺点等待的时间可能很久。我们可以加上一个超时时间这时就可以使用 poll 机制。
① APP 不知道驱动程序中是否有数据可以先调用 poll 函数查询一下poll 函数可以传入超时时间② APP 进入内核态调用到驱动程序的 poll 函数如果有数据的话立刻返回③ 如果发现没有数据时就休眠一段时间④ 当有数据时比如当按下按键时驱动程序的中断服务程序被调用它会记录数据、唤醒 APP⑤ 当超时时间到了之后内核也会唤醒 APP⑥ APP 根据 poll 函数的返回值就可以知道是否有数据如果有数据就调用read 得到数据。
会调用两次poll函数
APP执行过程 从③开始看。假设一开始无按键数据但后面有按键中断
③PP 调用 poll 之后进入内核态④致驱动程序的 drv_poll 被调用【把线程放入wq但未想休眠返回event状态】⑤当前没有数据则休眠一会【在内核中休眠而不是在驱动中休眠】⑥过程中按下了按键发生了中断【在中断服务程序里记录了按键值并且从 wq 中把线程唤醒了】⑦从休眠中被唤醒继续执行 for 循环再次调用 drv_poll【drv_poll 返回数据状态】⑧如果有数据则从内核态返回到应用态⑨APP 调用 read 函数读数据
如果一直没有数据流程如下
③ APP 调用 poll 之后进入内核态④ 导致驱动程序的 drv_poll 被调用⑤ 假设当前没有数据则休眠一会⑥ 在休眠过程中一直没有按下了按键超时时间到内核把这个线程唤醒⑦ 线程从休眠中被唤醒继续执行 for 循环再次调用 drv_polldrv_poll 返回数据状态⑧ 虽然没有数据但是超时时间到了则从内核态返回到应用态⑨ APP 不能调用 read 函数读数据
注意几点
drv_poll 要把线程挂入队列 wq但是并不是在 drv_poll 中进入休眠而是在调用 drv_poll 之后休眠drv_poll 要返回数据状态APP 调用一次 poll有可能会导致 drv_poll 被调用 2 次线程被唤醒的原因有 2中断发生了去队列 wq 中把它唤醒超时时间到了内核把它唤醒 -APP 要判断 poll 返回的原因判断是有数据还是超时。有数据时再去调用 read函数。
驱动使用的函数
使用 poll 机制时驱动程序的核心就是提供对应的 drv_poll 函数。在drv_poll 函数中要做 2 件事
① 把当前线程挂入队列 wqpoll_wait
a) APP 调用一次 poll可能导致 drv_poll 被调用 2 次但是我们并不需要把当前线程挂入队列 2 次。b) 可以使用内核的函数 poll_wait 把线程挂入队列如果线程已经在队列里了它就不会再次挂入。
② 返回设备状态 APP 调用 poll 函数时有可能是查询“有没有数据可以读”POLLIN也有可能是查询“你有没有空间给我写数据”POLLOUT。
所以 drv_poll 要返回自己的当前状态(POLLIN | POLLRDNORM) 或 (POLLOUT | POLLWRNORM)。
a) POLLRDNORM 等同于 POLLIN为了兼容某些 APP 把它们一起返回。b) POLLWRNORM 等同于 POLLOUT 为了兼容某些 APP 把它们一起返回。
APP 调用 poll 后很有可能会休眠。对应的在按键驱动的中断服务程序中也要有唤醒操作。驱动程序中 poll 的代码如下
static unsigned int gpio_key_drv_poll(struct file *fp, poll_table * wait)
{printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);poll_wait(fp, gpio_key_wait, wait);return is_key_buf_empty() ? 0 : POLLIN | POLLRDNORM;
}应用使用的函数
APP 可以调用 poll 或 select 函数这 2 个函数的作用是一样的。poll/select 函数可以监测多个文件可以监测多种事件
pollfd结构体
struct pollfd
{int fd; short events;//等待发生的事件类型short revents; //检测之后返回的事件当某个文件描述符有变化时值就不为空
}poll函数
#include poll.h
int poll(struct pollfd* fds, nfds_t nfds, int timeout);参数说明
fds 是一个struct pollfd类型的指针用于存放需要检测其状态的socket描述符nfds 是nfd_t类型的参数用于标记fds数组中结构体元素的数量timeout 没有接受事件时等待的事件单位毫秒若值为-1则永远不会超时
poll机制会判断fds中的文件是否满足条件如果休眠时间内条件满足则会唤醒进程超过休眠时间条件一直不满足则自动唤醒。
返回值0fds中准备好读写或出错状态的那些socket描述符返回值0fds中没有socket描述符需要读写或出错此时poll超时时长为timeout返回值-1调用失败。
事件类型
事件类型说明POLLIN有数据可读POLLRDNORM等同于 POLLINPOLLRDBANDPriority band data can be read有优先级较较高的“band data”可读Linux 系统中很少使用这个事件POLLPRI高优先级数据可读POLLOUT可以写数据POLLWRNORM等同于 POLLOUTPOLLWRBANDPriority data may be writtenPOLLERR发生了错误POLLHUP挂起POLLNVAL无效的请求一般是 fd 未 open
实例
struct pollfd fds[1];
int timeout_ms 5000;
int ret;fds[0].fd fd;
fds[0].events POLLIN;ret poll(fds, 1, timeout_ms);//返回就绪事件的个数
if ((ret 1) (fds[0].revents POLLIN))
{read(fd, val, 4);printf(get button : 0x%x\n, val);
}实现原理
内核将用户的fds结构体数组拷贝到内核中。当有事件发生时再将所有事件都返回到fds结构体数组中poll只返回已就绪事件的个数所以用户要操作就绪事件就要用轮询的方法。
poll方式的按键驱动程序(stm32mp157)
相比于休眠唤醒的程序只需要调用在file_operations 结构体里面添加poll函数使用 poll 机制时驱动程序的核心就是提供对应的 drv_poll 函数。在drv_poll 函数中要做 2 件事一个是挂入队列一个是返回状态
gpio_key_drv.c
#include linux/module.h
#include linux/poll.h#include linux/fs.h
#include linux/errno.h
#include linux/miscdevice.h
#include linux/kernel.h
#include linux/major.h
#include linux/mutex.h
#include linux/proc_fs.h
#include linux/seq_file.h
#include linux/stat.h
#include linux/init.h
#include linux/device.h
#include linux/tty.h
#include linux/kmod.h
#include linux/gfp.h
#include linux/gpio/consumer.h
#include linux/platform_device.h
#include linux/of_gpio.h
#include linux/of_irq.h
#include linux/interrupt.h
#include linux/irq.h
#include linux/slab.hstruct gpio_key{int gpio;struct gpio_desc *gpiod;int flag;int irq;
} ;static struct gpio_key *gpio_keys_first;/* 主设备号 */
static int major 0;
static struct class *gpio_key_class;/* 环形缓冲区 */
#define BUF_LEN 128
static int g_keys[BUF_LEN];
static int r, w;#define NEXT_POS(x) ((x1) % BUF_LEN)static int is_key_buf_empty(void)
{return (r w);
}static int is_key_buf_full(void)
{return (r NEXT_POS(w));
}static void put_key(int key)
{if (!is_key_buf_full()){g_keys[w] key;w NEXT_POS(w);}
}static int get_key(void)
{int key 0;if (!is_key_buf_empty()){key g_keys[r];r NEXT_POS(r);}return key;
}static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(gpio_key_wait);/* 实现对应的open/read/write等函数填入file_operations结构体 */
static ssize_t gpio_key_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{//printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);int err;int key;wait_event_interruptible(gpio_key_wait, !is_key_buf_empty());key get_key();err copy_to_user(buf, key, 4);return 4;
}static unsigned int gpio_key_drv_poll(struct file *fp, poll_table * wait)
{printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);//内核会打印该函数两次poll_wait(fp, gpio_key_wait, wait);//挂入队列return is_key_buf_empty() ? 0 : POLLIN | POLLRDNORM;//返回状态
}/* 定义自己的file_operations结构体 */
static struct file_operations gpio_key_drv {.owner THIS_MODULE,.read gpio_key_drv_read,.poll gpio_key_drv_poll,
};static irqreturn_t gpio_key_isr(int irq, void *dev_id)
{struct gpio_key *gpio_key dev_id;int val;int key;val gpiod_get_value(gpio_key-gpiod);printk(key %d %d\n, gpio_key-gpio, val);key (gpio_key-gpio 8) | val;put_key(key);wake_up_interruptible(gpio_key_wait);return IRQ_HANDLED;
}/* 1. 从platform_device获得GPIO* 2. gpioirq* 3. request_irq*/
static int gpio_key_probe(struct platform_device *pdev)
{int err;struct device_node *node pdev-dev.of_node;int count;int i;enum of_gpio_flags flag;printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);count of_gpio_count(node);if (!count){printk(%s %s line %d, there isnt any gpio available\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return -1;}gpio_keys_first kzalloc(sizeof(struct gpio_key) * count, GFP_KERNEL);for (i 0; i count; i){gpio_keys_first[i].gpio of_get_gpio_flags(node, i, flag);if (gpio_keys_first[i].gpio 0){printk(%s %s line %d, of_get_gpio_flags fail\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return -1;}gpio_keys_first[i].gpiod gpio_to_desc(gpio_keys_first[i].gpio);gpio_keys_first[i].flag flag OF_GPIO_ACTIVE_LOW;gpio_keys_first[i].irq gpio_to_irq(gpio_keys_first[i].gpio);}for (i 0; i count; i){err request_irq(gpio_keys_first[i].irq, gpio_key_isr, IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING, my_gpio_key, gpio_keys_first[i]);}/* 注册file_operations */major register_chrdev(0, my_gpio_key, gpio_key_drv); /* /dev/gpio_key */gpio_key_class class_create(THIS_MODULE, my_gpio_key_class);if (IS_ERR(gpio_key_class)) {printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);unregister_chrdev(major, my_gpio_key);return PTR_ERR(gpio_key_class);}device_create(gpio_key_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, my_gpio_key); /* /dev/my_gpio_key */return 0;}static int gpio_key_remove(struct platform_device *pdev)
{//int err;struct device_node *node pdev-dev.of_node;int count;int i;device_destroy(gpio_key_class, MKDEV(major, 0));class_destroy(gpio_key_class);unregister_chrdev(major, my_gpio_key);count of_gpio_count(node);for (i 0; i count; i){free_irq(gpio_keys_first[i].irq, gpio_keys_first[i]);}kfree(gpio_keys_first);return 0;
}static const struct of_device_id my_keys[] {{ .compatible first_key,gpio_key },{ },
};/* 1. 定义platform_driver */
static struct platform_driver gpio_keys_driver {.probe gpio_key_probe,.remove gpio_key_remove,.driver {.name my_gpio_key,.of_match_table my_keys,},
};/* 2. 在入口函数注册platform_driver */
static int __init gpio_key_init(void)
{int err;printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);err platform_driver_register(gpio_keys_driver); return err;
}/* 3. 有入口函数就应该有出口函数卸载驱动程序时就会去调用这个出口函数* 卸载platform_driver*/
static void __exit gpio_key_exit(void)
{printk(%s %s line %d\n, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);platform_driver_unregister(gpio_keys_driver);
}/* 7. 其他完善提供设备信息自动创建设备节点 */module_init(gpio_key_init);
module_exit(gpio_key_exit);MODULE_LICENSE(GPL);
button_test.c #include sys/types.h
#include sys/stat.h
#include fcntl.h
#include unistd.h
#include stdio.h
#include string.h
#include poll.h/** ./button_test /dev/my_gpio_key**/
int main(int argc, char **argv)
{int fd;int val;struct pollfd fds[1];int timeout_ms 5000;//5s之后返回打印驱动函数drv_poll的信息int ret;/* 1. 判断参数 */if (argc ! 2) {printf(Usage: %s dev\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;}fds[0].fd fd;fds[0].events POLLIN;while (1){/* 3. 读文件 */ret poll(fds, 1, timeout_ms);if ((ret 1) (fds[0].revents POLLIN)){read(fd, val, 4);printf(get button : 0x%x\n, val);}else{printf(timeout\n);}}close(fd);return 0;
}
Makefile
# 1. 使用不同的开发板内核时, 一定要修改KERN_DIR
# 2. KERN_DIR中的内核要事先配置、编译, 为了能编译内核, 要先设置下列环境变量:
# 2.1 ARCH, 比如: export ARCHarm64
# 2.2 CROSS_COMPILE, 比如: export CROSS_COMPILEaarch64-linux-gnu-
# 2.3 PATH, 比如: export PATH$PATH:/home/book/100ask_roc-rk3399-pc/ToolChain-6.3.1/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin
# 注意: 不同的开发板不同的编译器上述3个环境变量不一定相同,
# 请参考各开发板的高级用户使用手册KERN_DIR /home/book/100ask_stm32mp157_pro-sdk/Linux-5.4all:make -C $(KERN_DIR) Mpwd modules $(CROSS_COMPILE)gcc -o button_test button_test.c
clean:make -C $(KERN_DIR) Mpwd modules cleanrm -rf modules.order button_test# 参考内核源码drivers/char/ipmi/Makefile
# 要想把a.c, b.c编译成ab.ko, 可以这样指定:
# ab-y : a.o b.o
# obj-m ab.oobj-m gpio_key_drv.o
修改设备树文件 对于一个引脚要用作中断时
a) 要通过 PinCtrl 把它设置为 GPIO 功能【ST 公司对于 STM32MP157 系列芯片GPIO 为默认模式 不需要再进行配置Pinctrl 信息】b) 表明自身是哪一个 GPIO 模块里的哪一个引脚【修改设备树】
打开内核的设备树文件arch/arm/boot/dts/stm32mp157c-100ask-512d-lcd-v1.dts
gpio_keys_first {compatible first_key,gpio_key;gpios gpiog 3 GPIO_ACTIVE_LOWgpiog 2 GPIO_ACTIVE_LOW;
};与此同时需要把用到引脚的节点禁用
注意如果其他设备树文件也用到该节点需要设置属性为disabled状态在arch/arm/boot/dts目录下执行如下指令查找哪些设备树用到该节点
grep gpiog * -nr如果用到该节点需要添加属性去屏蔽
status disabled; 编译测试
首先要设置 ARCH、CROSS_COMPILE、PATH 这三个环境变量后进入 ubuntu 上板子内核源码的目录在Linux内核源码根目录下执行如下命令即可编译 dtb 文件
make dtbs V1编译好的文件在路径由DTC指定移植设备树到开发板的共享文件夹中先保存源文件然后覆盖源文件重启后会挂载新的设备树进入该目录查看是否有新添加的设备节点
cd /sys/firmware/devicetree/base 编译驱动程序在Makefile文件目录下执行make指令此时目录下有编译好的内核模块gpio_key_drv.ko和可执行文件button_test文件移植到开发板上
确定一下烧录系统cat /proc/mounts查看boot分区挂载的位置将其重新挂载在boot分区mount /dev/mmcblk2p2 /boot然后将共享文件夹里面的设备树文件拷贝到boot目录下这样的话设备树文件就在boot目录下
cp /mnt/stm32mp157c-100ask-512d-lcd-v1.dtb /boot重启后挂载运行
insmod -f gpio_key_drv.ko // 强制安装驱动程序
ls /dev/my_gpio_key
./button_test /dev/my_gpio_key //后台运行此时prink函数打印的内容看不到然后按下按键
