rk3288 poll机制学习使用

2024-01-31 11:02:58

适用场景

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。

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***;
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;
如果发现没有数据时就***休眠一段时间***;
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 APP;
当超时时间到了之后,内核也会唤醒 APP;
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

使用流程

app里调用open函数
驱动层调用drv_open函数
app调用poll函数
驱动层调用drv_poll函数，
drv_poll把自己的线程挂入等待队列wq中，drv_poll同时判断是否有数据，返回一个状态。
假设没有数据，则会休眠一段时间。
如果在休眠期间，发生了按键中断。则在中断服务程序中记录按键值，并且从wq中把线程唤醒。
线程唤醒后，继续执行for循环，再次调用poll，drv_poll返回数据状态。
如果有数据，内核态返回到用户态。
App调用read函数读数据。
当调用app调用poll后，进入内核态。
导致驱动程序的drv_poll被调用
假设当前没有数据，则休眠一会
休眠后，一直没有按下按键，超时时间到，内核会唤醒线程。
线程从休眠中被唤醒，继续执行for循环，再次调用drv_poll，drv_poll返回数据状态。
没有数据，但是超时时间到了，那从内核态返回到用户态。
App不能调用read函数读数据。

注意：这里有个for循环，并不是指的App里循环调用poll的for循环，而是内核中的for循环。

驱动编写思路

编写驱动给app提供poll函数，它需要做两件事情：

把当前线程挂入队列wq：使用poll_wait()，app调用一次poll，可能导致驱动调用两次drv_poll。但是poll_wait()会避免重复挂入wq。
返回设备状态：App调用poll函数时，drv_poll要返回当前是否有数据。有数据（POLLIN|POLLRDNORM）或（POLLOUT|POLLWRNORM）。POLLRDNORM和POLLWRNORM是为了兼容某些App。

驱动poll代码，调用poll_wait，进入gpio_key_wait等待队列休眠：

static unsigned int button_poll(struct file *fp, poll_table * wait)
{
	printk("%s,button poll\n", __FUNCTION__);
	poll_wait(fp, &gpio_key_wait, wait);
	return IsEmpty(irqBuff) ? 0 : POLLIN | POLLRDNORM;
}

中断函数任然需要唤醒它：

static irqreturn_t myBtn_irq_request(int irq, void *dev_id)
{
	struct gpio_key *gpio_key = dev_id;
	int val;
	val = gpiod_get_value(gpio_key->gpiod);

	printk(KERN_WARNING"key %d %d\n", gpio_key->gpio, val);
	val = (myBtn_key->gpio << 8)|val;
	AddQ(irqBuff, val);
	wake_up_interruptible(&gpio_key_wait);

	return IRQ_HANDLED;
}

同时需要read函数去读取对应数据：

static ssize_t button_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
	int err;
	int val;

	wait_event_interruptible(gpio_key_wait, !IsEmpty(irqBuff));
	val = DeleteQ(irqBuff);
	err = copy_to_user(buf, &val, 4);
	if(err != 4) {
		return -1;
	}
	return 4;
}

应用函数编程

App中可以调用poll/select函数，并且支持多种事件，具体看man函数。

POLLIN 有数据可读
POLLRDNORM 等同于 POLLIN
POLLRDBAND Priority 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
…

#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
//fds是pollfd结构，nfds是fds的个数，timeout是超时时间
//			struct pollfd {
//               int   fd;         /* file descriptor */		//文件描述符，检测的文件
//               short events;     /* requested events */		//检测哪个事件
//               short revents;    /* returned events */		//返回的事件
//           };
//

源码

//button_poll.c
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/irqreturn.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/poll.h>

struct gpio_key {
	int gpio;
	struct gpio_desc *gpiod;
	int flag;
	int irq;
};
static struct gpio_key *myBtn_key;
static int button_major = 0;
static struct class *button_class;

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(gpio_key_wait);

#define MaxSize 128
struct QNode {
	int Data[MaxSize];
	int rear;
	int front;
};

typedef struct QNode *Queue;

int IsEmpty(Queue Q);
void AddQ(Queue PtrQ, int item);
int DeleteQ(Queue PtrQ);

int IsEmpty(Queue Q)
{
	return (Q->rear == Q->front);   //1:empty 0:not empty
}


void AddQ(Queue PtrQ, int item)
{
    if((PtrQ->rear+1)%MaxSize == PtrQ->front) {
		printk("%s,Queue full\n", __FUNCTION__);
        return;
    }
    PtrQ->rear = (PtrQ->rear+1)%MaxSize;
    PtrQ->Data[PtrQ->rear] = item;
} 


int DeleteQ(Queue PtrQ)
{
    if(PtrQ->front == PtrQ->rear) {
		printk("%s,Queue empty\n", __FUNCTION__);
        return -1;
    } else {
        PtrQ->front = (PtrQ->front+1)%MaxSize;
        return PtrQ->Data[PtrQ->front];
    }
}

static Queue irqBuff;
static ssize_t button_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
	int err;
	int val;

	wait_event_interruptible(gpio_key_wait, !IsEmpty(irqBuff));
	val = DeleteQ(irqBuff);
	err = copy_to_user(buf, &val, 4);
	if(err != 4) {
		return -1;
	}
	return 4;
}

static unsigned int button_poll(struct file *fp, poll_table * wait)
{
	printk("%s,button poll\n", __FUNCTION__);
	poll_wait(fp, &gpio_key_wait, wait);
	return IsEmpty(irqBuff) ? 0 : POLLIN | POLLRDNORM;
}


static struct file_operations button_ops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.read  = button_read, 
	.poll  = button_poll,
};

static irqreturn_t myBtn_irq_request(int irq, void *dev_id)
{
	struct gpio_key *gpio_key = dev_id;
	int val;
	val = gpiod_get_value(gpio_key->gpiod);

	printk(KERN_WARNING"key %d %d\n", gpio_key->gpio, val);
	val = (myBtn_key->gpio << 8)|val;
	AddQ(irqBuff, val);
	wake_up_interruptible(&gpio_key_wait);

	return IRQ_HANDLED;
}

static int my_button_probe(struct platform_device *pdev)
{
	struct device_node *node = pdev->dev.of_node;
	int count;
	enum of_gpio_flags flag;
	int i, err;

	count = of_gpio_count(node);
	if(!count) {
		printk("%s,there isn't any gpio availiable\n", __FUNCTION__);
		return -1;
	}
	
	myBtn_key = (struct gpio_key*)kzalloc(sizeof(struct gpio_key)*count, GFP_KERNEL);
	if(!myBtn_key) {
		printk("%s,kzalloc malloc failed\n", __FUNCTION__);
		return -1;
	}


	for(i=0;i<count;i++) {
		myBtn_key[i].gpio = of_get_gpio_flags(node, i, &flag);
		if(myBtn_key[i].gpio < 0) {
			printk("%s, of_get_gpio_flags failed\n", __FUNCTION__);
			return -1;
		}
		myBtn_key[i].gpiod = gpio_to_desc(myBtn_key[i].gpio);
		myBtn_key[i].flag  = flag & OF_GPIO_ACTIVE_LOW;
		myBtn_key[i].irq   = gpio_to_irq(myBtn_key[i].gpio);
		err = request_irq(myBtn_key[i].irq, myBtn_irq_request, IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING,
				"myBtn_key", &myBtn_key[i]);
	}

    button_major = register_chrdev(0, "mybutton", &button_ops);
    if (button_major < 0) {
        printk(KERN_ERR "button : couldn't get a major number.\n");
        return -1;
    }

    button_class = class_create(THIS_MODULE, "button_class");
    if(IS_ERR(button_class)) {
        printk(KERN_ERR "button class: create failed\n");
		unregister_chrdev(button_major, "mybutton");
        return -1;
    }


	device_create(button_class, NULL, MKDEV(button_major, 0), NULL, "mybutton%d", 0);

	return 0;
}

static int my_button_remove(struct platform_device *pdev)
{
	struct device_node *node= pdev->dev.of_node;
	int count;
	int i;

	device_destroy(button_class, MKDEV(button_major, 0));
	class_destroy(button_class);
	unregister_chrdev(button_major, "mybutton");

	count = of_gpio_count(node);
	for(i=0;i<count;i++) {
		free_irq(myBtn_key[i].irq, &myBtn_key[i]);
	}

	kfree(myBtn_key);
	return 0;
}

static struct of_device_id mybuttons[] = {
	{ .compatible = "mybtn,btn_drv" },
	{ },
};

static struct platform_driver my_button_driver = {
	.probe  = my_button_probe,
	.remove = my_button_remove,
	.driver = {
		.name = "button_dirver",
		.of_match_table = mybuttons,
	},
};

static int gpio_button_init(void)
{
	int err;
	irqBuff = (Queue)kzalloc(sizeof(struct QNode), GFP_KERNEL);
	err = platform_driver_register(&my_button_driver);
	printk(KERN_WARNING"my button dirver init\n");
	return 0;
}

static void gpio_button_exit(void)
{
	platform_driver_unregister(&my_button_driver);
	kfree(irqBuff);
	printk(KERN_WARNING"my button dirver exit\n");
}

module_init(gpio_button_init);
module_exit(gpio_button_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

//button_test.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <poll.h>
#include <signal.h>


int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd;
	int val;
	struct pollfd fds[1];
	int timeout_ms = 1000;

	if(argc != 2) {
		printf("Usage: %d <dev>\n", argv[0]);
		return -1;
	}

	fd = open(argv[1], O_RDWR);
	if(fd<0) {
		printf("can not open file %s\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	fds[0].fd = fd;
	fds[0].events = POLLIN;

	while(1) {
		if((poll(fds, 1, timeout_ms) == 1) && (fds[0].revents & POLLIN)) {
			read(fd, &val, 4);
			printf("get button : %x \n", val);
		} else {
			printf("timeout\n");
		}
	}

	close(fd);
	return 0;
}

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