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