查看“ELADCMSecondEditionChapterFivePartXIV”的源代码

__NOTITLE__

==查询方式的按键驱动程序_编写框架==
===LED驱动回顾===
: 对于LED，APP调用open函数导致驱动程序的led_open函数被调用。在里面，把GPIO配置为输出引脚。安装驱动程序后并不意味着会使用对应的硬件，而APP要使用对应的硬件，必须先调用open函数。所以建议在驱动程序的open函数中去设置引脚。
: APP继续调用write函数传入数值，在驱动程序的led_write函数根据该数值去设置GPIO的数据寄存器，从而控制GPIO的输出电平。
: 怎么操作寄存器？从芯片手册得到对应寄存器的物理地址，在驱动程序中使用ioremap函数映射得到虚拟地址。驱动程序中使用虚拟地址去访问寄存器。
:: [[File:EmbeddedLinuxApplicationDevelopmentCompleteManualSecondEditionChapterFive_045.png|600px]]
===按键驱动编写思路===
: GPIO按键的原理图一般有如下2种：
:: [[File:EmbeddedLinuxApplicationDevelopmentCompleteManualSecondEditionChapterFive_115.png|400px]]
: 按键没被按下时，上图中左边的GPIO电平为高，右边的GPIO电平为低。
: 按键被按下后，上图中左边的GPIO电平为低，右边的GPIO电平为高。

: 编写按键驱动程序最简单的方法如下图所示：
:: [[File:EmbeddedLinuxApplicationDevelopmentCompleteManualSecondEditionChapterFive_116.png|600px]]
: 回顾一下编写驱动程序的套路：
:: [[File:EmbeddedLinuxApplicationDevelopmentCompleteManualSecondEditionChapterFive_040.png|600px]]
: 对于使用查询方式的按键驱动程序，我们只需要实现button_open、button_read。

===编程：先写框架===
: 我们的目的写出一个容易扩展到各种芯片、各种板子的按键驱动程序，所以驱动程序分为上下两层：
:: ① button_drv.c分配/设置/注册file_operations结构体
::: 起承上启下的作用，向上提供button_open,button_read供APP调用。
::: 而这2个函数又会调用底层硬件提供的p_button_opr中的init、read函数操作硬件。
:: ② board_xxx.c分配/设置/注册button_operations结构体
::: 这个结构体是我们自己抽象出来的，里面定义单板xxx的按键操作函数。

: 这样的结构易于扩展，对于不同的单板，只需要替换board_xxx.c提供自己的button_operations结构体即可。
:: [[File:EmbeddedLinuxApplicationDevelopmentCompleteManualSecondEditionChapterFive_117.png|800px]]

: 使用GIT下载所有源码后，本节源码位于如下目录：
<syntaxhighlight lang="bash">
	01_all_series_quickstart\04_快速入门(正式开始)\
		02_嵌入式Linux驱动开发基础知识\source\
			04_button_drv\01_button_drv_template
</syntaxhighlight>

====把按键的操作抽象出一个button_operations结构体====
: 首先看看button_drv.h，它定义了一个button_operations结构体，把按键的操作抽象为这个结构体：
<syntaxhighlight lang="C">
		04 struct button_operations {
		05     int count;
		06     void (*init) (int which);
		07     int (*read) (int which);
		08 };
		09
		10 void register_button_operations(struct button_operations *opr);
		11 void unregister_button_operations(void);
		12
</syntaxhighlight>

: 再看看board_xxx.c，它实现了一个button_operations结构体，代码如下。
: 第 45 行调用register_button_operations函数，把这个结构体注册到上层驱动中。
<syntaxhighlight lang="C">
		37 static struct button_operations my_buttons_ops ={
		38     .count = 2,
		39     .init  = board_xxx_button_init_gpio,
		40     .read  = board_xxx_button_read_gpio,
		41 };
		42
		43 int board_xxx_button_init(void)
		44 {
		45     register_button_operations(&my_buttons_ops);
		46     return 0;
		47 }
		48
</syntaxhighlight>
====驱动程序的上层：file_operations结构体====
: 上层是button_drv.c，它的核心是file_operations结构体，首先看看入口函数，代码如下。
: 第 83 行向内核注册一个file_operations结构体。
: 第 85 行创建一个class，但是该class下还没有device，在后面获得底层硬件的信息时再在class下创建device：这只是用来创建设备节点，它不是驱动程序的核心。
<syntaxhighlight lang="C">
		81 int button_init(void)
		82 {
		83     major = register_chrdev(0, "100ask_button", &button_fops);
		84
		85     button_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_button");
		86     if (IS_ERR(button_class))
		87         return -1;
		88
		89     return 0;
		90 }
		91
</syntaxhighlight>

: 再来看看button_drv.c中file_operations结构体的成员函数，代码如下。
: 第 34 、 44 行都用到一个button_operations指针，它是从何而来？
<syntaxhighlight lang="C">
		28 static struct button_operations *p_button_opr;
		29 static struct class *button_class;
		30
		31 static int button_open (struct inode *inode, struct file *file)
		32 {
		33     int minor = iminor(inode);
		34     p_button_opr->init(minor);
		35     return 0;
		36 }
		37
		38 static ssize_t button_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *off)
		39 {
		40     unsigned int minor = iminor(file_inode(file));
		41     char level;
		42     int err;
		43
		44     level = p_button_opr->read(minor);
		45     err = copy_to_user(buf, &level, 1);
		46     return 1;
		47 }
		48
		49
		50 static struct file_operations button_fops = {
		51     .open = button_open,
		52     .read = button_read,
		53 };
</syntaxhighlight>

: 上面第34、44行都用到一个button_operations指针，来自于底层硬件相关的代码。
: 底层代码调用register_button_operations函数，向上提供这个结构体指针。
: register_button_operations函数代码如下，它还根据底层提供的button_operations调用device_create，这是创建设备节点(第62行)。
<syntaxhighlight lang="C">
		55 void register_button_operations(struct button_operations *opr)
		56 {
		57     int i;
		58
		59     p_button_opr = opr;
		60     for (i = 0; i < opr->count; i++)
		61     {
		62         device_create(button_class, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "100ask_button%d", i);
		63     }
		64 }
		65
</syntaxhighlight>

===测试===
: 这只是一个示例程序，还没有真正操作硬件。测试程序操作驱动程序时，只会导致驱动程序中打印信息。
: 首先设置交叉工具链，修改驱动Makefile中内核的源码路径，编译驱动和测试程序。
: 启动开发板后，通过NFS访问编译好驱动程序、测试程序，就可以在开发板上如下操作了：
<syntaxhighlight lang="bash">
		# insmod button_drv.ko   // 装载驱动程序
		[  435.276713] button_drv: loading out-of-tree module taints kernel.
		# insmod board_xxx.ko
		# ls /dev/100ask_button* -l     // 查看设备节点
		crw-------    1 root     root      236,   0 Jan 18 08:57 /dev/100ask_button0
		crw-------    1 root     root      236,   1 Jan 18 08:57 /dev/100ask_button1
		# ./button_test /dev/100ask_button0    // 读按键
		[  450.886180] /home/book/source/04_button_drv/01_button_drv_template/board_xxx.c board_xxx_button_init_gpio 28, init gpio for button 0
		[  450.910915] /home/book/source/04_button_drv/01_button_drv_template/board_xxx.c board_xxx_button_read_gpio 33, read gpio for button 0
		get button : 1    // 得到数据
</syntaxhighlight>

===课后怎业===
: 合并LED、BUTTON框架驱动程序：01_led_drv_template、01_button_drv_template，合并为：gpio_drv_template


[[Category:嵌入式Linux应用开发完全手册第2版]]