“ELADCMSecondEditionChapterFivePartXIII”的版本间的差异
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2019年12月17日 (二) 10:27的最新版本
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目录
APP怎么读取按键值
- APP读取按键值,需要有按键驱动程序。
- 为什么要讲按键驱动程序?
- APP去读按键的方法有4种:
- ① 查询方式
- ② 休眠-唤醒方式
- ③ poll方式
- ④ 异步通知方式
- 通过这4种方式的学习,我们可以掌握如下知识:
- ① 驱动的基本技能:中断、休眠、唤醒、poll等机制。
- 这些基本技能是驱动开发的基础,其他大型驱动复杂的地方是它的框架及设计思想,但是基本技术就这些。
- ② APP开发的基本技能:阻塞 、非阻塞、休眠、poll、异步通知。
- ① 驱动的基本技能:中断、休眠、唤醒、poll等机制。
- 通过这4种方式的学习,我们可以掌握如下知识:
妈妈怎么知道孩子醒了
- 妈妈怎么知道卧室里小孩醒了?
- ① 时时进房间看一下:查询方式
- 简单,但是累
- ② 进去房间陪小孩一起睡觉,小孩醒了会吵醒她:休眠-唤醒
- 不累,但是妈妈干不了活了
- ③ 妈妈要干很多活,但是可以陪小孩睡一会,定个闹钟:poll方式
- 要浪费点时间,但是可以继续干活。
- 妈妈要么是被小孩吵醒,要么是被闹钟吵醒。
- ④ 妈妈在客厅干活,小孩醒了他会自己走出房门告诉妈妈:异步通知
- 妈妈、小孩互不耽误。
- ① 时时进房间看一下:查询方式
- 这4种方法没有优劣之分,在不同的场合使用不同的方法。
APP读取按键的4种方法
- 跟上述生活场景类似,APP去读取按键也有4种方法:
- ① 查询方式
- ② 休眠-唤醒方式
- ③ poll方式
- ④ 异步通知方式
- 第2、3、4种方法,都涉及中断服务程序。中断,就像小孩醒了会哭闹一样,中断不经意间到来,它会做某些事情:唤醒APP、向APP发信号。
- 所以,在按键驱动程序中,中断是核心。
- 实际上,中断无论是在单片机还是在Linux中都很重要。在Linux中,中断的知识还涉及进程、线程等。
查询方式
- 驱动程序中构造、注册一个file_operations结构体,里面提供有对应的open,read函数。APP调用open时,导致驱动中对应的open函数被调用,在里面配置GPIO为输入引脚。APP调用read时,导致驱动中对应的read函数被调用,它读取寄存器,把引脚状态直接返回给APP。
休眠-唤醒方式
- 驱动程序中构造、注册一个file_operations结构体,里面提供有对应的open,read函数。
- APP调用open时,导致驱动中对应的open函数被调用,在里面配置GPIO为输入引脚;并且注册GPIO的中断处理函数。
- APP调用read时,导致驱动中对应的read函数被调用,如果有按键数据则直接返回给APP;否则APP在内核态休眠。
- 当用户按下按键时,GPIO中断被触发,导致驱动程序之前注册的中断服务程序被执行。它会记录按键数据,并唤醒休眠中的APP。
- APP被唤醒后继续在内核态运行,即继续执行驱动代码,把按键数据返回给APP(的用户空间)。
poll方式
- 驱动程序中构造、注册一个file_operations结构体,里面提供有对应的open,read,poll函数。
- APP调用open时,导致驱动中对应的open函数被调用,在里面配置GPIO为输入引脚;并且注册GPIO的中断处理函数。
- APP调用poll或select函数,意图是“查询”是否有数据,这2个函数都可以指定一个超时时间,即在这段时间内没有数据的话就返回错误。这会导致驱动中对应的poll函数被调用,如果有按键数据则直接返回给APP;否则APP在内核态休眠一段时间。
- 当用户按下按键时,GPIO中断被触发,导致驱动程序之前注册的中断服务程序被执行。它会记录按键数据,并唤醒休眠中的APP。
- 如果用户没按下按键,但是超时时间到了,内核也会唤醒APP。
- 所以APP被唤醒有2种原因:用户操作了按键,超时。被唤醒的APP在内核态继续运行,即继续执行驱动代码,把“状态”返回给APP(的用户空间)。
- APP得到poll/select函数的返回结果后,如果确认是有数据的,则再调用read函数,这会导致驱动中的read函数被调用,这时驱动程序中含有数据,会直接返回数据。
异步通知方式
异步通知的原理:发信号
- 异步通知的实现原理是:内核给APP发信号。信号有很多种,这里发的是SIGIO。
- 驱动程序中构造、注册一个file_operations结构体,里面提供有对应的open,read,fasync函数。
- APP调用open时,导致驱动中对应的open函数被调用,在里面配置GPIO为输入引脚;并且注册GPIO的中断处理函数。
- APP给信号SIGIO注册自己的处理函数:my_signal_fun。
- APP调用fcntl函数,把驱动程序的flag改为FASYNC,这会导致驱动程序的fasync函数被调用,它只是简单记录进程PID。
- 当用户按下按键时,GPIO中断被触发,导致驱动程序之前注册的中断服务程序被执行。它会记录按键数据,然后给进程PID发送SIGIO信号。
- APP收到信号后会被打断,先执行信号处理函数:在信号处理函数中可以去调用read函数读取按键值。
- 信号处理函数返回后,APP会继续执行原先被打断的代码。
应用程序之间发信号示例代码
- 使用GIT下载所有源码后,本节源码位于如下目录:
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\03_signal_example
- 代码并不复杂,如下。
- 第13行注册信号处理函数,第15行就是一个无限循环。在它运行期间,你可以用另一个APP发信号给它。
01 #include <stdio.h>
02 #include <unistd.h>
03 #include <signal.h>
04 void my_sig_func(int signo)
05 {
06 printf("get a signal : %d\n", signo);
07 }
08
09 int main(int argc, char **argv)
10 {
11 int i = 0;
12
13 signal(SIGIO, my_sig_func);
14
15 while (1)
16 {
17 printf("Hello, world %d!\n", i++);
18 sleep(2);
19 }
20
21 return 0;
22 }
- 在Ubuntu上的测试方法:
$ gcc -o signal signal.c // 编译程序
$ ./signal & // 后台运行
$ ps -A | grep signal // 查看进程ID,假设是9527
$ kill -SIGIO 9527 // 给这个进程发信号
驱动程序提供能力,不提供策略
- 我们的驱动程序可以实现上述4种提供按键的方法,但是驱动程序不应该限制APP使用哪种方法。
- 这就是驱动设计的一个原理:提供能力,不提供策略。就是说,你想用哪种方法都行,驱动程序都可以提供;但是驱动程序不能限制你使用哪种方法。