linux poll机制使用(一)
一、poll机制的作用
1.poll机制的作用
在前面的使用中断的的方式来读取按键值(linux 中断管理(四))。使用这种方式读取按键，如果按键没有按下的时候，应用程序会一直处于睡眠的状态。如果想要即使按键没有按下，在一定的时间后也能返回，要实现这种功能，可以使用
poll机制。(select IO复用和epoll也可以实现这种功能,这里只写poll机制)
二、poll机制的应用编程
1.应用层函数接口
1).API:
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
2).Paramet:
| fds | nfds | timeout |
|---|---|---|
| 参数类型: struct pollfd { int fd; /* 文件描述符 / short events; / 等待的发生事件类型 / short revents; / 实际返回的事件类型 */ }; 参数描述: fds是一个结构体指针，也就是poll函数可以同时等待一个或者多个文件描述符的事件 |
参数类型: nfds_t，其实就是int型 参数描述: 用来说明poll同时监听fds的个数 |
参数类型: int 参数描述: 等于-1:永久等待 等于0:立即返回 大于0:等待超时时间，以毫秒为单位 |
3).Return:
| 返回值 | 描述 |
|---|---|
| <0 | 错误返回 |
| =0 | 超时返回 |
| >0 | 返回结构体中 revents 域不为 0 的文件描述符个数 |
2.应用程序
应用程序主要使用poll的方式读取按键的值，并且设置5000ms超时等待
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <poll.h>
/* poll机制测试
*/
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
unsigned char key_val;
int ret;
/* 定义一个 struct pollfd 结构体数组*/
struct pollfd fds[1];
/* 打开一个设备文件 */
fd = open("/dev/my_button", O_RDWR);
if (fd < 0)
{
printf("can't open!\n");
}
/**************** 初始化 struct pollfd 结构体 *************/
/* 初始化文件描述符 */
fds[0].fd = fd;
/* 初始化监听的事件事件 */
fds[0].events = POLLIN;
while (1)
{
/* 调用poll函数，超时时间是5000ms */
ret = poll(fds, 1, 5000);
if (ret == 0){
/* 超时返回 */
printf("time out\n");
}else if(ret<0){
/* 出错返回 */
printf("poll error\n");
}else{
/* 有数据可读,读取数据 */
/* 这里为了简单就不对返回的事件revents，做判断和重置了 */
read(fd, &key_val, 1);
printf("key_val = %d\n", key_val);
}
}
return 0;
}
三、驱动程序
驱动程序的编写主要在
file_operations的poll成员添加一个函数接口button_poll。下面的程序是在linux中断管理(四)更改的(不过本章节只使用了一个按键)。更改的代码如下:
#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>
/* 申请一个等待队列头 */
DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD (button_waitq);
/* 事件触发标志 */
int ev_press;
/* 用一个结构体来描述一个按键，抽象的或许不是很好 */
struct but_irq_desc{
/* 中断名称 */
char *button_nane;
/* 按键的状态,1松开,0按下 */
unsigned char key_state;
/* 按键所接的GPIO口 */
unsigned long pin;
/* 按键的中断号 */
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;
/* 中断处理函数 */
static irqreturn_t button_irq(int irq, void * dev_id)
{
/* 获取这个按键的结构体 */
struct but_irq_desc *btndesc = (struct but_irq_desc *)dev_id;
unsigned int pinval;
/* 读取按键的电平 */
pinval = s3c2410_gpio_getpin(btndesc->pin);
/* 如果是高电平*/
if(pinval){
/* 按键松开 */
btndesc->key_state = 1;
}else{
btndesc->key_state = 0;
/* 按键按下 */
}
/* 唤醒该等待队列里的进程 */
wake_up_interruptible(&button_waitq);
/* 将标志置1 */
ev_press = 1;
return IRQ_HANDLED;
}
int button_open (struct inode * inode, struct file *file){
/* 注册驱动,中断为上升沿和下降沿触发 */
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){
/* 释放中断 */
free_irq(but_irq_descs.irq,(void*)(&but_irq_descs));
return 0;
}
/* 驱动读函数 */
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;
}
/* 等待按键按下，如果按键按下，则这个进程会被唤醒(以后有时间系一章等待队列的源码分析) */
/* 如果ev_press等于1的时候则这个进程不会被挂起，等于0的时候这个进程才会被挂起 */
wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
key_val = but_irq_descs.key_state;
/* 将按键值返回给应用层 */
copy_to_user(buf, &key_val, 1);
/* 将标志置0将进程挂起，等待下一次唤醒 */
ev_press = 0;
return 1;
}
/*********************本章中增加的函数****************************/
static unsigned int button_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
unsigned int res = 0;
poll_wait(file, &button_waitq, wait);
/************************ poll_wait函数定义如下 **********************/
/* 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);
* //本质调用的是__pollwait(filp, wait_address, p);这个函数
* }
*/
/***********************************************************************/
/* p->qproc 是一个函数指针,指向 __pollwait函数。
* __pollwait 做的事情也就是将当前的进程添加到 button_waitq 等待队列中。
* 这里只是添加到等待队列而已，并不会立即休眠。
* (下一章分析poll机制源码的时候会详细分析)
*/
/* 如果当前有按键按下,则返回POLLIN 和 POLLRDNORM事件，
* 否则返回0
* 返回非0则当前的进程不会休眠，返回0当前的进程会休眠
*/
if (ev_press)
res = POLLIN | POLLRDNORM;
/* 返回res */
return res;
}
/*********************本章中增加的函数****************************/
static dev_t dev_id;
/* 模块入口函数 */
static int __init my_button_init(void){
/* 分配一个file_operations 结构体 */
button_fops = kmalloc(sizeof(struct file_operations), GFP_KERNEL);
/* 初始化接口函数 */
button_fops->open = button_open;
button_fops->release = button_release;
button_fops->read = button_read;
button_fops->poll = button_poll;
/* 动态分配一个设备号 */
alloc_chrdev_region(&dev_id, 0, 1, "my_button");
/* 分配一个cdev结构体 */
button_cdev = cdev_alloc();
/* 将cdev结构体和 fops结构体绑定*/
cdev_init(button_cdev, button_fops);
/* 将驱动注册到内核中 */
cdev_add(button_cdev, dev_id,1);
/* 创建一个class */
button_class = class_create(THIS_MODULE, "my_button");
/* 根据class内容创建一个设备节点 my_button*/
class_device_create(button_class, NULL, dev_id, NULL,"my_button");
return 0;
}
/* 模块出口函数 */
static void __exit my_button_exit(void){
/* 销毁设别节点 */
class_device_destroy(button_class, dev_id);
/* 销毁设备节点 */
class_destroy(button_class);
/* 释放cdev结构体空间 */
cdev_del(button_cdev);
/* 注销设备号 */
unregister_chrdev_region(dev_id,1);
/* 释放fops空间 */
kfree(button_fops);
}
/* 声明模块入口 */
module_init(my_button_init);
/* 声明模块出口 */
module_exit(my_button_exit);
/* 遵循GPL协议 */
MODULE_LICENSE("GPL");
四:实验现象
1.按照前面的几章的步骤，编译驱动程序和应用程序。然后将编译好的内核模块和应用程序copy到文件系统。然后使用
insmod xxx.ko插入内核模块，执行应用程序。
2.观察实验现象(如下图):
- 按键按下时打印:
key_val=0- 按键松开时打印:
key_val=1- 如果5000毫秒后，没有按键按下也没有按键松开则打印
time out
