一、poll機制的作用
1.poll機制的作用
在前面的使用中斷的的方式來讀取按鍵值(linux 中斷管理(四))。使用這種方式讀取按鍵，如果按鍵沒有按下的時候，應用程序會一直處於睡眠的狀態。如果想要即使按鍵沒有按下，在一定的時間后也能返回，要實現這種功能，可以使用
poll機制。(select IO復用和epoll也可以實現這種功能,這里只寫poll機制)
二、poll機制的應用編程
1.應用層函數接口
1).API:
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
2).Paramet:
| fds | nfds | timeout |
|---|---|---|
| 參數類型: struct pollfd { int fd; /* 文件描述符 / short events; / 等待的發生事件類型 / short revents; / 實際返回的事件類型 */ }; 參數描述: fds是一個結構體指針，也就是poll函數可以同時等待一個或者多個文件描述符的事件 |
參數類型: nfds_t，其實就是int型 參數描述: 用來說明poll同時監聽fds的個數 |
參數類型: int 參數描述: 等於-1:永久等待 等於0:立即返回 大於0:等待超時時間，以毫秒為單位 |
3).Return:
| 返回值 | 描述 |
|---|---|
| <0 | 錯誤返回 |
| =0 | 超時返回 |
| >0 | 返回結構體中 revents 域不為 0 的文件描述符個數 |
2.應用程序
應用程序主要使用poll的方式讀取按鍵的值，並且設置5000ms超時等待
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <poll.h>
/* poll機制測試
*/
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
unsigned char key_val;
int ret;
/* 定義一個 struct pollfd 結構體數組*/
struct pollfd fds[1];
/* 打開一個設備文件 */
fd = open("/dev/my_button", O_RDWR);
if (fd < 0)
{
printf("can't open!\n");
}
/**************** 初始化 struct pollfd 結構體 *************/
/* 初始化文件描述符 */
fds[0].fd = fd;
/* 初始化監聽的事件事件 */
fds[0].events = POLLIN;
while (1)
{
/* 調用poll函數，超時時間是5000ms */
ret = poll(fds, 1, 5000);
if (ret == 0){
/* 超時返回 */
printf("time out\n");
}else if(ret<0){
/* 出錯返回 */
printf("poll error\n");
}else{
/* 有數據可讀,讀取數據 */
/* 這里為了簡單就不對返回的事件revents，做判斷和重置了 */
read(fd, &key_val, 1);
printf("key_val = %d\n", key_val);
}
}
return 0;
}
三、驅動程序
驅動程序的編寫主要在
file_operations的poll成員添加一個函數接口button_poll。下面的程序是在linux中斷管理(四)更改的(不過本章節只使用了一個按鍵)。更改的代碼如下:
#include <linux/device.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/poll.h>
/* 申請一個等待隊列頭 */
DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD (button_waitq);
/* 事件觸發標志 */
int ev_press;
/* 用一個結構體來描述一個按鍵，抽象的或許不是很好 */
struct but_irq_desc{
/* 中斷名稱 */
char *button_nane;
/* 按鍵的狀態,1松開,0按下 */
unsigned char key_state;
/* 按鍵所接的GPIO口 */
unsigned long pin;
/* 按鍵的中斷號 */
unsigned int irq;
};
struct but_irq_desc but_irq_descs={
.button_nane="button1",
.key_state = 1,
.pin = S3C2410_GPF0,
.irq=IRQ_EINT0,
};
static struct cdev *button_cdev;
static struct class *button_class;
struct file_operations *button_fops;
/* 中斷處理函數 */
static irqreturn_t button_irq(int irq, void * dev_id)
{
/* 獲取這個按鍵的結構體 */
struct but_irq_desc *btndesc = (struct but_irq_desc *)dev_id;
unsigned int pinval;
/* 讀取按鍵的電平 */
pinval = s3c2410_gpio_getpin(btndesc->pin);
/* 如果是高電平*/
if(pinval){
/* 按鍵松開 */
btndesc->key_state = 1;
}else{
btndesc->key_state = 0;
/* 按鍵按下 */
}
/* 喚醒該等待隊列里的進程 */
wake_up_interruptible(&button_waitq);
/* 將標志置1 */
ev_press = 1;
return IRQ_HANDLED;
}
int button_open (struct inode * inode, struct file *file){
/* 注冊驅動,中斷為上升沿和下降沿觸發 */
request_irq(but_irq_descs.irq, button_irq,\
IRQF_TRIGGER_RISING| IRQF_TRIGGER_FALLING,\
but_irq_descs.button_nane,(void*)(&but_irq_descs));
return 0;
}
int button_release (struct inode *inode, struct file * file){
/* 釋放中斷 */
free_irq(but_irq_descs.irq,(void*)(&but_irq_descs));
return 0;
}
/* 驅動讀函數 */
ssize_t button_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t * offset){
unsigned char key_val;
if(size!=1){
return -EINVAL;
}
/* 等待按鍵按下，如果按鍵按下，則這個進程會被喚醒(以后有時間系一章等待隊列的源碼分析) */
/* 如果ev_press等於1的時候則這個進程不會被掛起，等於0的時候這個進程才會被掛起 */
wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
key_val = but_irq_descs.key_state;
/* 將按鍵值返回給應用層 */
copy_to_user(buf, &key_val, 1);
/* 將標志置0將進程掛起，等待下一次喚醒 */
ev_press = 0;
return 1;
}
/*********************本章中增加的函數****************************/
static unsigned int button_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
unsigned int res = 0;
poll_wait(file, &button_waitq, wait);
/************************ poll_wait函數定義如下 **********************/
/* static inline void poll_wait(struct file * filp, wait_queue_head_t * wait_address, poll_table *p)
* {
* if (p && wait_address)
* p->qproc(filp, wait_address, p);
* //本質調用的是__pollwait(filp, wait_address, p);這個函數
* }
*/
/***********************************************************************/
/* p->qproc 是一個函數指針,指向 __pollwait函數。
* __pollwait 做的事情也就是將當前的進程添加到 button_waitq 等待隊列中。
* 這里只是添加到等待隊列而已，並不會立即休眠。
* (下一章分析poll機制源碼的時候會詳細分析)
*/
/* 如果當前有按鍵按下,則返回POLLIN 和 POLLRDNORM事件，
* 否則返回0
* 返回非0則當前的進程不會休眠，返回0當前的進程會休眠
*/
if (ev_press)
res = POLLIN | POLLRDNORM;
/* 返回res */
return res;
}
/*********************本章中增加的函數****************************/
static dev_t dev_id;
/* 模塊入口函數 */
static int __init my_button_init(void){
/* 分配一個file_operations 結構體 */
button_fops = kmalloc(sizeof(struct file_operations), GFP_KERNEL);
/* 初始化接口函數 */
button_fops->open = button_open;
button_fops->release = button_release;
button_fops->read = button_read;
button_fops->poll = button_poll;
/* 動態分配一個設備號 */
alloc_chrdev_region(&dev_id, 0, 1, "my_button");
/* 分配一個cdev結構體 */
button_cdev = cdev_alloc();
/* 將cdev結構體和 fops結構體綁定*/
cdev_init(button_cdev, button_fops);
/* 將驅動注冊到內核中 */
cdev_add(button_cdev, dev_id,1);
/* 創建一個class */
button_class = class_create(THIS_MODULE, "my_button");
/* 根據class內容創建一個設備節點 my_button*/
class_device_create(button_class, NULL, dev_id, NULL,"my_button");
return 0;
}
/* 模塊出口函數 */
static void __exit my_button_exit(void){
/* 銷毀設別節點 */
class_device_destroy(button_class, dev_id);
/* 銷毀設備節點 */
class_destroy(button_class);
/* 釋放cdev結構體空間 */
cdev_del(button_cdev);
/* 注銷設備號 */
unregister_chrdev_region(dev_id,1);
/* 釋放fops空間 */
kfree(button_fops);
}
/* 聲明模塊入口 */
module_init(my_button_init);
/* 聲明模塊出口 */
module_exit(my_button_exit);
/* 遵循GPL協議 */
MODULE_LICENSE("GPL");
四:實驗現象
1.按照前面的幾章的步驟，編譯驅動程序和應用程序。然后將編譯好的內核模塊和應用程序copy到文件系統。然后使用
insmod xxx.ko插入內核模塊，執行應用程序。
2.觀察實驗現象(如下圖):
- 按鍵按下時打印:
key_val=0- 按鍵松開時打印:
key_val=1- 如果5000毫秒后，沒有按鍵按下也沒有按鍵松開則打印
time out
