STM32MP157驱动开发——按键驱动(异步通知)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了STM32MP157驱动开发——按键驱动(异步通知)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

“异步通知 ”机制:

信号的宏定义:

Linux 系统中也有很多信号,在 Linux 内核源文件 include\uapi\asm-generic\signal.h 中,有很多信号的宏定义:
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信号注册

就 APP 而言,你想处理 SIGIO 信息,那么需要提供信号处理函数,并且要跟 SIGIO 挂钩。这可以通过一个 signal 函数来“给某个信号注册处理函数”,用法如下:

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APP执行过程

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重点从②开始:
② APP 给 SIGIO 这个信号注册信号处理函数 func,以后 APP 收到 SIGIO信号时,这个函数会被自动调用;
③ 把 APP 的 PID(进程 ID)告诉驱动程序,这个调用不涉及驱动程序,在内核的文件系统层次记录 PID;
④ 读取驱动程序文件 Flag;
⑤ 设置 Flag 里面的 FASYNC 位为 1:当 FASYNC 位发生变化时,会导致驱动程序的 drv_fasync 被调用;
⑥⑦ 调 用 faync_helper , 它会根据 FAYSNC 的值决定是否设置button_async->fa_file=驱动文件 filp:驱动文件 filp 结构体里面含有之前设置的 PID。
⑧ APP 可以做其他事;
⑨⑩ 按下按键,发生中断,驱动程序的中断服务程序被调用,里面调用kill_fasync 发信号;
⑪⑫⑬ APP 收到信号后,它的信号处理函数被自动调用,可以在里面调用 read 函数读取按键。

驱动编程做的事

使用异步通知时,驱动程序的核心有 2个:

  • ① 提供对应的 drv_fasync 函数;
  • ② 并在合适的时机发信号。

drv_fasync 函数很简单,调用 fasync_helper 函数就可以,如下:

static struct fasync_struct *button_async;
static int drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)
{
	return fasync_helper (fd, filp, on, &button_async);
}

fasync_helper 函数会分配 、构造一个fasync_struct 结构体button_async:

  • 驱动文件的 flag 被设置为 FAYNC 时:
button_async->fa_file = filp; // filp 表示驱动程序文件,里面含有之前设置的 PID
  • 驱动文件被设置为非 FASYNC 时:
button_async->fa_file = NULL;

在 GPIO 中断服务程序中发信号:想发送信号时,使用 button_async 作为参数就可以,它里面“可能”含有 PID。

kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN);
  • 第 1 个参数:button_async->fa_file 非空时,可以从中得到 PID,表示发给哪一个 APP;
  • 第 2 个参数表示发什么信号:SIGIO;
  • 第 3 个参数表示为什么发信号:POLL_IN,有数据可以读了。(APP 用不到这个参数)

应用编程做的事

应用程序要做的事情有这几件:
① 编写信号处理函数:

static void sig_func(int sig)
{
	int val;
	read(fd, &val, 4);
	printf("get button : 0x%x\n", val);
}

② 注册信号处理函数:

signal(SIGIO, sig_func);

③ 打开驱动:

fd = open(argv[1], O_RDWR);

④ 把进程 ID 告诉驱动:

fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());

⑤ 使能驱动的 FASYNC 功能:

flags = fcntl(fd, F_GETFL);
fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC);

异步通知方式的按键驱动程序(stm32mp157)

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>
#include <signal.h>

static int fd;
static void sig_func(int sig)
{
	int val;
	read(fd, &val, 4);
	printf("get button : 0x%x\n", val);
}

/*
 * ./button_test /dev/my_gpio_key
 *
 */
int main(int argc, char **argv)
{
	int val;
	struct pollfd fds[1];
	int timeout_ms = 5000;
	int ret;
	int	flags;
	
	/* 1. 判断参数 */
	if (argc != 2) 
	{
		printf("Usage: %s <dev>\n", argv[0]);
		return -1;
	}

	signal(SIGIO, sig_func);

	/* 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;
	}
	//设置flag为FASYNC
	fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
	flags = fcntl(fd, F_GETFL);
	fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC);

	while (1)
	{
		//验证	异步通知,不会一直占用cpu	
		printf("test fasync \n");
		sleep(2);
	}
	
	close(fd);
	
	return 0;
}

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.h>
#include <linux/fcntl.h>

struct 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;

struct fasync_struct *button_fasync;

#define NEXT_POS(x) ((x+1) % 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__);
	poll_wait(fp, &gpio_key_wait, wait);
	return is_key_buf_empty() ? 0 : POLLIN | POLLRDNORM;
}

static int gpio_key_drv_fasync(int fd, struct file *file, int on)
{
	if (fasync_helper(fd, file, on, &button_fasync) >= 0)
		return 0;
	else
		return -EIO;
}


/* 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,
	.fasync  = gpio_key_drv_fasync,
};


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);
	kill_fasync(&button_fasync, SIGIO, POLL_IN);
	
	return IRQ_HANDLED;
}

/* 1. 从platform_device获得GPIO
 * 2. gpio=>irq
 * 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 isn't 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");



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 ARCH=arm64
# 2.2 CROSS_COMPILE, 比如: export CROSS_COMPILE=aarch64-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-5.4

all:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 
	$(CROSS_COMPILE)gcc -o button_test button_test.c
clean:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
	rm -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.o



obj-m += gpio_key_drv.o

修改设备树文件

STM32MP157驱动开发——按键驱动(异步通知),stm32,驱动开发,嵌入式硬件
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_LOW
			&gpiog 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"; 

STM32MP157驱动开发——按键驱动(异步通知),stm32,驱动开发,嵌入式硬件

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 V=1

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

然后按下按键文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-606082.html

到了这里,关于STM32MP157驱动开发——按键驱动(异步通知)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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