使用定时器实现按键防抖
发生抖动现象:
按下0x1,松开0x81,一一对应。但是出现“按下0x1,按下0x1,松开0x81”。按下操作,会出现两个值,说明出现了抖动。
抖动如何产生的?
按键是一个机械的开关,当我们按下按键的时候,里面的金属弹片可能会抖动了几次,就产生了些脉冲,脉冲就会产生中断。一次按下,可能出现多次中断。
目的:
防抖动。
定时器的两要素:
1、超时时间
2、处理函数
如何使用定时器防抖动?
以前,一产生中断,就在中断处理函数里面来确定按键值,上报按键值。
※※※
目的:在中断里面,修改定时器,10ms后才执行处理函数(确定按键值,上报)。
第一个中断产生后,10ms后才处理。
马上来了第二个中断,机械抖动非常快,根本到不了10ms。修改同一个定时器,从当前时刻起,10s后才处理。之前的“10ms后才处理”就取消了,因为是同一个定时器。
马上来了第三个中断,机械抖动非常快,根本到不了10ms。修改同一个定时器,从当前时刻起,10s后才处理。之前的“10ms后才处理”又取消了,因为是同一个定时器。
…… ……
上面的操作,因为是修改同一个定时器的超时时间。就像调闹钟一样,把闹钟的时间往后面调,最终只会导致闹钟响一次。
前方高能预警
定时器可以仿照aha152x.c文件中的static int aha152x_device_reset函数来写。
1、定义一个timer定时器结构体:static struct timer_list buttons_timer;
2、初始化:
static int sixth_drv_init(void)
{
init_timer(&buttons_timer);
buttons_timer.data = (unsigned long) SCpnt;
buttons_timer.expires = jiffies + 100*HZ; /* 10s */ (超时时间)
buttons_timer.function = buttons_timer_function;(当定时器的超时时间到了,就会调用函数buttons_timer_function)
}
3、把定时器告诉内核:add_timer(&buttons_timer);
4、修改驱动程序里面的代码:把中断里面的东西,移动到定时器buttons_timer_function函数里面。
5、全局变量jiffies用来记录自系统启动以来产生的节拍的总数。启动时,内核将该变量初始化为0,此后,每次时钟中断处理程序都会增加该变量的值。一秒内时钟中断的次数等于Hz,所以jiffies一秒内增加的值也就是Hz。系统运行时间以秒为单位,等于jiffies/Hz。
6、超时时间就是闹钟什么时候到,修改定时器的超时时间:mod_timer()。超时时间是基于jiffies这个值,jiffies是一个全局变量,系统每隔10ms,就会产生一个系统时钟中断,jiffies就会累加,可以使用命令cat /proc/interrupts 查看jiffies的值。
1秒就是HZ,HZ=100。说明1秒内,jiffies增加100。10ms后启动定时器,HZ=1s,(1s)/100=10ms.。
static irqreturn_t button_irq(int irq, void *dev_id) //中断处理函数
{
//为了防抖动,修改定时器的超时时间10ms,超时时间就是闹钟什么时候到
//超时时间基于jiffies
//1秒就是HZ,HZ=100。说明1秒内,jiffies增加100
//10ms后启动定时器
irq_pd = (struct pin_desc *)dev_id;//把它记录下来
mod_timer(&buttons_timer, jiffies+HZ/100);//HZ=1s,1s/100=10ms
return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}
7、※※※假设当前的jiffies=50,HZ=100。buttons_timer.expine(超时时间)=50+100/100=51。每隔10ms就会产生系统时钟中断,在系统中断里面,这个jiffies值会累加(jiffies++)。下一个系统时钟后,jiffies的值就会变成51,在中断处理函数里面,会从定时器链表里面,把定时器给找出来,看一下哪个时间到了,发现已经jiffies≥超时间expine,就会调用它的处理函数。
8、定义:static struct pin_desc *irq_pd; //发生中断时的引脚描述
9、irq_pd = (struct pin_desc *)dev_id;//把它记录下来
在中断处理函数就可以用起来了:struct pin_desc * pindesc = irq_pd;
10、因为在驱动程序入口函数sixth_drv_init,没有设置超时时间,一开始的超时时间为0。所以jiffies>=0,它就会立刻调用处理函数,但是这个时候,还没按键中断产生。进行处理:
void buttons_timer_function(unsigned long data)
{
if (!pinval) //如果按键值是空的,直接return
return;
}
11、如果有多个中断,不断有抖动,总是把时间基于当前时间推迟10ms。这样就可以把多个中断,合成一个定时器处理。
驱动程序buttons.c
/* 一、驱动框架: 1.先定义file_operations结构体,其中有对设备的打开,读和写的操作函数。 2.分别定义相关的操作函数 3.定义好对设备的操作函数的结构体(file_operations)后,将其注册到内核的file_operations结构数组中。 此设置的主设备号为此结构在数组中的下标。 4.定义出口函数:卸载注册到内核中的设备相关资源 5.修饰 入口 和 出口函数 6.给系统提供更多的内核消息,在sys目录下提供设备的相关信息。应用程序udev可以据此自动创建设备节点, 创建一个class设备类,在此类下创建设备 */ #include <linux/module.h> //内涵头文件,含有一些内核常用函数的原形定义。 #include <linux/kernel.h> //最基本的文件,支持动态添加和卸载模块。Hello World驱动要这一个文件就可以。 #include <linux/fs.h> //包含了文件操作相关的struct的定义,例如struct file_operations #include <linux/init.h> #include <linux/delay.h> #include <linux/irq.h> #include <asm/uaccess.h> //包含了copy_to_user、copy_from_user等内核访问用户进程内存地址的函数定义 #include <asm/irq.h> #include <asm/io.h> //包含了ioremap、ioread等内核访问IO内存等函数的定义 #include <asm/arch/regs-gpio.h> #include <asm/hardware.h> #include <linux/poll.h> static struct class *sixthdrv_class; //一个类 static struct class_device *sixthdrv_class_dev; //一个类里面再建立一个设备 volatile unsigned long *gpfcon; volatile unsigned long *gpfdat; volatile unsigned long *gpgcon; volatile unsigned long *gpgdat; static struct timer_list buttons_timer; /* 下面两个是定义休眠函数的参数 */ static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq); /* 中断时间标志,中断服务程序将它置1,sixth_drv_read将它清0 */ static volatile int ev_press=0; static struct fasync_struct *button_async; /* 引脚描述的结构体 */ struct pin_desc{ unsigned int pin; unsigned int key_val; }; /* 键值:按下时,0x01,0x02,0x03,0x04 */ /* 键值:松开时,0x81,0x82,0x83,0x84 */ static unsigned char keyval; //键值 /* 在request_irq函数中把结构体传进去 */ struct pin_desc pins_desc[4] = { //键值先赋初始值0x01,0x02,0x03,0x04 {S3C2410_GPF0, 0x01}, //pin=S3C2410_GPF0, key_val(按键值)=0x01 {S3C2410_GPF2, 0x02}, //pin=S3C2410_GPF2, key_val(按键值)=0x02 {S3C2410_GPG3, 0x03}, //pin=S3C2410_GPF3, key_val(按键值)=0x03 {S3C2410_GPG11, 0x04}, //pin=S3C2410_GPF11, key_val(按键值)=0x04 }; static struct pin_desc *irq_pd; //发生中断时的引脚描述 //static atomic_t canopen = ATOMIC_INIT(1); //定义原子变量并初始化为1 static DECLARE_MUTEX(button_lock); //定义互斥锁 /* * 确定按键值 */ static irqreturn_t button_irq(int irq, void *dev_id) //中断处理函数 { //为了防抖动,修改定时器的超时时间10ms,超时时间就是闹钟什么时候到 //超时时间基于jiffies //1秒就是HZ,HZ=100。说明1秒内,jiffies增加100 //10ms后启动定时器 irq_pd = (struct pin_desc *)dev_id;//把它记录下来 mod_timer(&buttons_timer, jiffies+HZ/100);//HZ=1s,1s/100=10ms return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED); } static int sixth_drv_open(struct inode *inode, struct file *file) { #if 0 //自减。如果等于0,还没有打开它 if(!atomic_dec_and_test(&canopen) != 0) { atomic_inc(&canopen); return -EBUSY; } #endif if (file->f_flags & O_NONBLOCK)//标记位获取,如果flags是O_NONBLOCK { //非阻塞 if( down_trylock(&button_lock))//如果open打不开就返回错误, { //down_trylock获得信号量,返回0,否则返回非0值 return -EBUSY; } } else { //阻塞 /* 获取信号量 */ down(&button_lock);//无法获取信号量,休眠 } /* 配置GPF0,2为输入引脚 */ /* 配置GPF3,11为输入引脚 */ /* request_irq函数的第五个参数是void *,为无类型指针,可以指向任何数据类型 */ request_irq(IRQ_EINT0, button_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S2", &pins_desc[0]); request_irq(IRQ_EINT2, button_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S3", &pins_desc[1]); request_irq(IRQ_EINT11, button_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S4", &pins_desc[2]); request_irq(IRQ_EINT19, button_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S5", &pins_desc[3]); return 0; } ssize_t sixth_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos) { if (size != 1) return -EINVAL; if( file->f_flags & O_NONBLOCK)//如果open打不开就返回错误, { //非阻塞 if (!ev_press) return -EAGAIN; } else//阻塞 { /* 如果没有按键动作,休眠,休眠:让出CPU */ /* 休眠时,把进程挂在button_wq 队列里 */ /* 如果休眠后被唤醒,就会从这里继续往下执行 */ /* 一开始没有按键按下,ev_press = 0 */ wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);//ev_press=0,休眠,让我们的测试程序休眠;ev_press!=0,直接往下运行 } /* 如果有按键动作,返回键值 */ copy_to_user(buf, &keyval, 1); //把键值 拷回去 ev_press = 0; //清零,如果不清零,下次再读,立马往下执行,返回原来的值 return 1; } int sixth_drv_close(struct inode *inode, struct file *file) { //atomic_inc(&canopen); free_irq(IRQ_EINT0, &pins_desc[0]); free_irq(IRQ_EINT2, &pins_desc[1]); free_irq(IRQ_EINT11, &pins_desc[2]); free_irq(IRQ_EINT19, &pins_desc[3]); up(&button_lock); return 0; } static unsigned sixth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait) { unsigned int mask = 0; //poll_wait会调用sys_poll的__pollwait函数 poll_wait(file, &button_waitq, wait); //不会立即休眠,这只是让进程挂到队列里面去。 //休眠是在"do_poll"中的"schedule_timeout()" //ev_press=0,休眠,ev_press=1,唤醒 if (ev_press) //如果当前有数据可以返回应用程序,否则mask=0 mask |= POLLIN | POLLRDNORM; return mask;//如果返回0,do_poll的count++就不会执行,往下就会休眠schedule_timeout() } static int sixth_drv_fasync(int fd, struct file * filp, int on) //设置信号发给谁 { //测试,是否应用程序调用fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC)会执行到这里去 printk("driver: sixth_drv_fasync\n"); //fasync_helper初始化或者释放button_async return fasync_helper(fd, filp, on, &button_async); //初始化button_async结构体后,中断服务程序才能使用kill_fasync发信号 } static struct file_operations sixth_drv_fops = { .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏,推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */ .open = sixth_drv_open, .read = sixth_drv_read, .release = sixth_drv_close, .poll = sixth_drv_poll, .fasync = sixth_drv_fasync, }; int major; void buttons_timer_function(unsigned long data) { /* irq = IRQ_EINT0 …… */ /* dev_id = 结构体struct pins_desc */ struct pin_desc * pindesc = irq_pd; unsigned int pinval; if (!pinval)//如果按键值是空的,直接return return; /* 读取引脚PIN值 */ pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin); /* 确定按键值,按下管脚低电平,松开管脚高电平 */ if(pinval) { /* 松开 */ keyval = 0x80 | pindesc->key_val; //规定的:0x8X } else { /* 按下 */ keyval = pindesc->key_val; //0x0X } /* 唤醒 */ ev_press = 1; /* 表示中断发生了 */ wake_up_interruptible(&button_waitq); /* 唤醒休眠的进程,去button_wq队列,把挂在队列下的进程唤醒 */ //发送信号SIGIO信号给fasync_struct结构体所描述的PID,触发应用程序的SIGIO信号处理函数 kill_fasync(&button_async, SIGIO, POLL_IN); //有按键按下,就发出信号给应用程序(发给谁,是在button_async结构中定义的) } static int sixth_drv_init(void) { //定时器timer初始化 init_timer(&buttons_timer); //设置处理函数 buttons_timer.function = buttons_timer_function;//当定时器的超时时间到了之后,就会调用此函数buttons_timer_function //buttons_timer.expires=0; add_timer(&buttons_timer);//把定时器告诉内核/* jiffies>=0 */ major = register_chrdev(0, "sixth_drv", &sixth_drv_fops); //创建一个类 sixthdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv"); //在这个类下面再创建一个设备 //mdev是udev的一个简化版本 //mdev应用程序,就会被内核调用,会根据类和类下面的设备这些信息 sixthdrv_class_dev = class_device_create(sixthdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons");/* /dev/buttons */ //建立地址映射:物理地址->虚拟地址 gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16); //指向的是虚拟地址,第一个参数是物理开始地址,第二个是长度(字节) gpfdat = gpfcon + 1; //加1,实际加4个字节 gpgcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000060, 16); //指向的是虚拟地址,第一个参数是物理开始地址,第二个是长度(字节) gpgdat = gpgcon + 1; //加1,实际加4个字节 return 0; } static void sixth_drv_exit(void) { unregister_chrdev(major, "sixth_drv"); class_device_unregister(sixthdrv_class_dev); class_destroy(sixthdrv_class); iounmap(gpfcon); iounmap(gpgcon); return 0; } module_init(sixth_drv_init); module_exit(sixth_drv_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
测试应用程序:buttons_test.c
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdio.h> #include <poll.h> #include <signal.h> //信号处理需要这个头文件 #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> /* sixthdrvtest */ int fd; //信号处理函数会在驱动中断服务程序里,如果有按键按下,通过kill_fasync发送信号 void my_signal_fun(int signum) { unsigned char key_val; read(fd, &key_val, 1); //读取按键值,这就是为什么把fd作为全局变量的原因 printf("key_val:0x%x\n", key_val); } int main(int argc, char **argv) { unsigned char key_val; int ret; int Oflags; //做什么事情,需要一个信号处理函数 //在应用程序中捕捉SIGIO信号(由驱动程序发送),接受到SIGIO信号时,执行my_signal_fun函数 //signal(SIGIO, my_signal_fun); //SIGIO:表示IO口有数据让你读和写 fd = open("/dev/buttons", O_RDWR); if (fd < 0) { printf("can't open!\n"); return -1; } //把进程ID号告诉给驱动程序,否则驱动不知道发给谁 //fcntl(fd, F_SETOWN, getpid()); // 告诉内核,发给谁 //获取fd的打开方式 //Oflags = fcntl(fd, F_GETFL);//通过F_GETFL读出flags,在flags上置上"FASYNC"位 //支持F_SETFL命令的处理,每当FASYNC标志改变时, ※※驱动程序中的fasync()函数将得以执行 //将fd的打开方式设置为FASYNC---即 支持异步通知 //该行代码执行会触发 驱动程序中 file_operation->fasync函数 ---函数 //调用fasync_helper初始化一个fasync_struct结构体,该结构体描述了将要发送信号的进程PID(fasync_struct->fa_file->f_fowner->p_id) //fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC); // 改变fasync标记,最终会调用到驱动的fasync > fasync_helper:初始化/释放fasync_struct /* 主函数只用sleep,所有工作在"信号处理函数"中实现 */ while (1) { ret = read(fd, &key_val, 1); //读取按键值,这就是为什么把fd作为全局变量的原因 printf("key_val:0x%x, ret = %d\n", key_val, ret); //sleep(5); } return 0; }
Makefile文件
KERN_DIR = /work/system/linux-2.6.22.6 all: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean rm -rf modules.order obj-m += buttons.o