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[系统运维]linux中的阻塞IO驱动和非阻塞NIO驱动

一,概念

IO是Input stream输入/Output stream输出的缩写,对于驱动程序来说的IO就是用户程序对设备资源的访问和操作。在IO 操作中几种状态分别是阻塞,非阻塞、同步和异步。

1, 阻塞就是指某个操作如果不满足执行的条件,它会一直处于等徃状态直至条件满足。

2,非阻塞是指某个操作如果不满足执行的条件,它会等待并返回未执行的结果。

3,同步指多个操作同时收发时,返些操作需要排队逐个执行。

4,异步指多个操作同时发生时,返些操作可以一起执行。

对于驱动来说IO操作一般可以理解为对外设的读写。一个完整的IO操作有两个阶段: 第一阶段:查看外设数据是否就绪; 第二阶段:数据就绪,读写外设数据。

阻塞 IO、非阻塞 IO: 当应用程序发出了IO请求。如果目标外设或数据没有准备好,对于阻塞 IO 来说,就会在 read 方法一直等待,直到数据准备好才会返回。而非阻塞 IO 会直接返回数据未准备好,应用程序再去处理NG的情况,重新读取或是其它。可见阻塞IO和非阻塞IO体现在IO操作的第一阶段。

同步 IO、异步 IO: 同步IO和异步IO实际上是针对应用程序和内核的交互来说的,应用程序发出 IO请求后, 如果数据没有就绪,需要应用程序不断的去轮询,直到准备就绪再执行第二阶段。对于异步 IO, 应用程序发出IO请求以后,第一阶段和第二阶段全都交由内核完成,驱动程序也属于内核的一部分。

二,阻塞IO:阻塞IO实际上是同步阻塞IO。

linux 的阻塞式访问中,应用程序调用read()函数从设备中获取数据时,如果设备或者数据没有准备好,就会迕入休眠让出CPU资源,准备好时就会唤醒并返回数据给应用程序。内核提供了等徃队列机制来实现返里的休眠唤醒工作。?

1,等待待队列也就是进程组成的队列,linux 在系统执行会根据不同的状态把进程分成不同的队列,等待队列就是其中之一。 在驱动中使用等待队列步骤:

?2,阻塞IO驱动

#include <linux/module.h>  
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>  
#include <linux/ide.h>  
#include <linux/types.h>  
#include <linux/errno.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
  
/* 设备节点名称 */  
#define DEVICE_NAME       "bio_led"
/* 设备号个数 */  
#define DEVID_COUNT       1
/* 驱动个数 */  
#define DRIVE_COUNT       1
/* 主设备号 */
#define MAJOR_U
/* 次设备号 */
#define MINOR_U           0

/* 把驱动代码中会用到的数据打包进设备结构体 */
struct alinx_char_dev 
{
/** 字符设备框架 **/
    dev_t              devid;             //设备号
    struct cdev        cdev;              //字符设备
    struct class       *class;            //类
    struct device      *device;           //设备
    struct device_node *nd;               //设备树的设备节点
/** gpio **/    
    int                alinx_key_gpio;    //gpio号
/** 并发处理 **/
    atomic_t           key_sts;           //记录按键状态, 为1时被按下
/** 中断 **/
    unsigned int       irq;               //中断号
/** 定时器 **/
    struct timer_list  timer;             //定时器
/** 等待队列 **/
    wait_queue_head_t  wait_q_h;          //等待队列头
};
/* 声明设备结构体 */
static struct alinx_char_dev alinx_char = 
{
    .cdev = 
    {
        .owner = THIS_MODULE,
    },
};

/** 回掉 **/
/* 中断服务函数 */
static irqreturn_t key_handler(int irq, void *dev)
{
    /* 按键按下或抬起时会进入中断 */
    /* 开启50毫秒的定时器用作防抖动 */
    mod_timer(&alinx_char.timer, jiffies + msecs_to_jiffies(50));
    return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

/* 定时器服务函数 */
void timer_function(struct timer_list *timer)
{
    /* value用于获取按键值 */
    unsigned char value;
    /* 获取按键值 */
    value = gpio_get_value(alinx_char.alinx_key_gpio);
    if(value == 0)
    {
        /* 按键按下, 状态置1 */
        atomic_set(&alinx_char.key_sts, 1);
        /** 等待队列 **/
        /* 唤醒进程 */
        wake_up_interruptible(&alinx_char.wait_q_h);
    }
    else
    {
        /* 按键抬起 */
    }
}

/** 系统调用实现 **/
/* open函数实现, 对应到Linux系统调用函数的open函数 */  
static int char_drv_open(struct inode *inode_p, struct file *file_p)  
{  
    printk("gpio_test module open\n");  
    return 0;  
}  
  
  
/* read函数实现, 对应到Linux系统调用函数的write函数 */  
static ssize_t char_drv_read(struct file *file_p, char __user *buf, size_t len, loff_t *loff_t_p)  
{  
    unsigned int keysts = 0;
    int ret;
    /* 读取key的状态 */
    keysts = atomic_read(&alinx_char.key_sts);
    /* 判断当前按键状态 */
    if(!keysts)
    {
        /* 按键未被按下(数据未准备好) */
        /* 以当前进程创建并初始化为队列项 */
        DECLARE_WAITQUEUE(queue_mem, current);
        /* 把当前进程的队列项添加到队列头 */
        add_wait_queue(&alinx_char.wait_q_h, &queue_mem);
        /* 设置当前进成为可被信号打断的状态 */
        __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
        /* 切换进程, 是当前进程休眠 */
        schedule();
        
        /* 被唤醒, 修改当前进程状态为RUNNING */
        set_current_state(TASK_RUNNING);
        /* 把当前进程的队列项从队列头中删除 */
        remove_wait_queue(&alinx_char.wait_q_h, &queue_mem);
        /* 判断是否是被信号唤醒 */
        if(signal_pending(current))
        {
            /* 如果是直接返回错误 */
            return -ERESTARTSYS;
        }
        else
        {
            /* 被按键唤醒 */
        }
    }
    else
    {
        /* 按键被按下(数据准备好了) */
    }     
    /* 读取key的状态 */
    keysts = atomic_read(&alinx_char.key_sts);
    /* 返回按键状态值 */
    ret = copy_to_user(buf, &keysts, sizeof(keysts));
    /* 清除按键状态 */
    atomic_set(&alinx_char.key_sts, 0);
    return 0;  
}  
  
/* release函数实现, 对应到Linux系统调用函数的close函数 */  
static int char_drv_release(struct inode *inode_p, struct file *file_p)  
{  
    printk("gpio_test module release\n");
    return 0;  
}  
      
/* file_operations结构体声明, 是上面open、write实现函数与系统调用函数对应的关键 */  
static struct file_operations ax_char_fops = 
{  
    .owner   = THIS_MODULE,  
    .open    = char_drv_open,  
    .read    = char_drv_read,     
    .release = char_drv_release,   
};  
  
/* 模块加载时会调用的函数 */  
static int __init char_drv_init(void)  
{
    /* 用于接受返回值 */
    u32 ret = 0;
    /** 并发处理 **/
    /* 初始化原子变量 */
    atomic_set(&alinx_char.key_sts, 0);
    
    /** gpio框架 **/   
    /* 获取设备节点 */
    alinx_char.nd = of_find_node_by_path("/alinxkey");
    if(alinx_char.nd == NULL)
    {
        printk("alinx_char node not find\r\n");
        return -EINVAL;
    }
    else
    {
        printk("alinx_char node find\r\n");
    }
    
    /* 获取节点中gpio标号 */
    alinx_char.alinx_key_gpio = of_get_named_gpio(alinx_char.nd, "alinxkey-gpios", 0);
    if(alinx_char.alinx_key_gpio < 0)
    {
        printk("can not get alinxkey-gpios");
        return -EINVAL;
    }
    printk("alinxkey-gpio num = %d\r\n", alinx_char.alinx_key_gpio);
    
    /* 申请gpio标号对应的引脚 */
    ret = gpio_request(alinx_char.alinx_key_gpio, "alinxkey");
    if(ret != 0)
    {
        printk("can not request gpio\r\n");
        return -EINVAL;
    }
    
    /* 把这个io设置为输入 */
    ret = gpio_direction_input(alinx_char.alinx_key_gpio);
    if(ret < 0)
    {
        printk("can not set gpio\r\n");
        return -EINVAL;
    }

     /** 中断 **/
    /* 获取中断号 */
    alinx_char.irq = gpio_to_irq(alinx_char.alinx_key_gpio);
    /* 申请中断 */
    ret = request_irq(alinx_char.irq,
                      key_handler,
                      IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,
                      "alinxkey", 
                      NULL);
    if(ret < 0)
    {
        printk("irq %d request failed\r\n", alinx_char.irq);
        return -EFAULT;
    }
    
/** 定时器 **/
    timer_setup(&alinx_char.timer, timer_function, NULL);
    
/** 等待队列 **/
    init_waitqueue_head(&alinx_char.wait_q_h);

/** 字符设备框架 **/    
    /* 注册设备号 */
    alloc_chrdev_region(&alinx_char.devid, MINOR_U, DEVID_COUNT, DEVICE_NAME);
    
    /* 初始化字符设备结构体 */
    cdev_init(&alinx_char.cdev, &ax_char_fops);
    
    /* 注册字符设备 */
    cdev_add(&alinx_char.cdev, alinx_char.devid, DRIVE_COUNT);
    
    /* 创建类 */
    alinx_char.class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME);
    if(IS_ERR(alinx_char.class)) 
    {
        return PTR_ERR(alinx_char.class);
    }
    /* 创建设备节点 */
    alinx_char.device = device_create(alinx_char.class, NULL, 
                                alinx_char.devid, NULL, DEVICE_NAME);
    if (IS_ERR(alinx_char.device)) 
    {
        return PTR_ERR(alinx_char.device);
    }
    return 0;  
}

/* 卸载模块 */  
static void __exit char_drv_exit(void)  
{  
/** gpio **/
    /* 释放gpio */
    gpio_free(alinx_char.alinx_key_gpio);

/** 中断 **/
    /* 释放中断 */
    free_irq(alinx_char.irq, NULL);

/** 定时器 **/
    /* 删除定时器 */   
    del_timer_sync(&alinx_char.timer);

/** 字符设备框架 **/
    /* 注销字符设备 */
    cdev_del(&alinx_char.cdev);
    
    /* 注销设备号 */
    unregister_chrdev_region(alinx_char.devid, DEVID_COUNT);
    
    /* 删除设备节点 */
    device_destroy(alinx_char.class, alinx_char.devid);
    
    /* 删除类 */
    class_destroy(alinx_char.class);
    
    printk("timer_led_dev_exit_ok\n");  
}  
/* 标记加载、卸载函数 */  
module_init(char_drv_init);  
module_exit(char_drv_exit);  
/* 驱动描述信息 */  
MODULE_AUTHOR("subomb");  
MODULE_ALIAS("alinx char");  
MODULE_DESCRIPTION("BIO LED driver");  
MODULE_VERSION("v1.0");  
MODULE_LICENSE("GPL");  

3,测试

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd, fd_l ,ret;
    char *filename, led_value = 0;
    unsigned int key_value;
    if(argc != 2)
    {
        printf("Error Usage\r\n");
        return -1;
    }
    filename = argv[1];
    fd = open(filename, O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("file %s open failed\r\n", argv[1]);
        return -1;
    }
    while(1)
    {
        ret = read(fd, &key_value, sizeof(key_value));
        if(ret < 0)
        {
            printf("read failed\r\n");
            break;
        }
        if(1 == key_value)
        {
            printf("ps_key1 press\r\n");
            led_value = !led_value;
            fd_l = open("/dev/gpio_leds", O_RDWR);
            if(fd_l < 0)
            {
                printf("file /dev/gpio_leds open failed\r\n");
                break;
            }
            ret = write(fd_l, &led_value, sizeof(led_value));
            if(ret < 0)
            {
                printf("write failed\r\n");
                break;
            }
            ret = close(fd_l);
            if(ret < 0)
            {
                printf("file /dev/gpio_leds close failed\r\n");
                break;
            }
        }
    }
    ret = close(fd);
    if(ret < 0)
    {
        printf("file %s close failed\r\n", argv[1]);
        return -1;
    }
    return 0;
}

?三,非阻塞IO:非阻塞 IO(NIO),也就是同步非阻塞 IO。

IO操作的两个阶段先查询再读写,而非阻塞IO在查询阶段的处理和阻塞 IO不同。应用程序需要迕行 IO 操 作前,先发起查询,驱劢程序根据数据情况返回查询结果,如果返回查询结果NG,应用程序就不执行读写操作了。如果应用程序非要读写的话,就继续去查询,直到驱动程序返回数据准备完成,才会做下一步的读写操作。

非阻塞IO的处理方式是轮询。linux 中提供了应用程序的轮询机制和相应的驱动程序系统调用。

1,应用程序中的三种轮询方法:select、poll、epoll?

(1)select

struct timeval
{
   long tv_sec; /*秒 */
   long tv_usec; /*微秒 */
}
返个参数的值有三种情况
1,如果传入NULL,不传入时间结构,
就是一个阻塞凼数,直到某个文件描述符収生发化才会返回。
2,如果把秒和微妙都设为 0,就是一个非阻塞凼数,会立刻返回,
文件无发化返回0,有发化返回正值。
3,如果值大于0,则意为超时时间, select若在timeout时间内没有检测到文件描述符发化,
则会直接返回0,有发化直接回正值。

?使用举例:

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include "poll.h"
#include "sys/select.h"
#include "sys/time.h"
#include "linux/ioctl.h"
int main(int argc, char *argv[])
{

    /* ret获取返回值, fd获取文件句柄 */
    int ret, fd, fd_l;
    /* 定义一个监视文件读变化的描述符合集 */
    fd_set readfds;
    /* 定义一个超时时间结构体 */
    struct timeval timeout;
    char *filename, led_value = 0;
    unsigned int key_value;
    if(argc != 2)
    {
        printf("Error Usage\r\n");
        return -1;
    }
    filename = argv[1];
    /* 获取文件句柄, O_NONBLOCK表示非阻塞访问 */
    fd = open(filename, O_RDWR | O_NONBLOCK);
    if(fd < 0)
    {
        printf("can not open file %s\r\n", filename);
        return -1;
    }
    while(1)
    {
        /* 初始化描述符合集 */
        FD_ZERO(&readfds);
        /* 把文件句柄fd指向的文件添加到描述符 */
        FD_SET(fd, &readfds);
        /* 超时时间初始化为1.5秒 */
        timeout.tv_sec = 1;
        timeout.tv_usec = 500000;
        /* 调用select, 注意第一个参数为fd+1 */
        ret = select(fd + 1, &readfds, NULL, NULL, &timeout);
        switch (ret)
        {
            case 0:
            {
                /* 超时 */
                break;
            }
            case -1:
            {
                /* 出错 */
                break;
            }
            default:
            {
                /* 监视的文件可操作 */
                /* 判断可操作的文件是不是文件句柄fd指向的文件 */
                if(FD_ISSET(fd, &readfds))
                {
                    /* 操作文件 */
                    ret = read(fd, &key_value, sizeof(key_value));
                    if(ret < 0)
                    {
                        printf("read failed\r\n");
                        break;
                    }
                    printf("key_value = %d\r\n", key_value);
                    if(1 == key_value)
                    {
                        printf("ps_key1 press\r\n");
                        led_value = !led_value;

                        fd_l = open("/dev/gpio_leds", O_RDWR);
                        if(fd_l < 0)
                        {
                            printf("file /dev/gpio_leds open failed\r\n");
                            break;
                        }

                        ret = write(fd_l, &led_value, sizeof(led_value));
                        if(ret < 0)
                        {
                            printf("write failed\r\n");
                            break;
                        }

                        ret = close(fd_l);
                        if(ret < 0)
                        {
                            printf("file /dev/gpio_leds close failed\r\n");
                            break;
                        }
                    }
                }
                break;
            }
        }
    }
    close(fd);
    return ret;
}

(2)poll:原型int poll (struct pollfd *fds, unsigned int nfds, int timeout);

poll 本质上和sellect 没有区别,poll它的最大连接数没有限制。参数说明:

nfds:poll 监规的文件句柄数量,也就是fds的数组长度。

imeout:超时时间,单位为毫秒。

?fds:struct pollfd 结构体是文件句柄和事件的组合,定义:

struct pollfd 
{ 
   int fd; 
     //fd 是文件句柄,events 是对于这个文件需要监规的事件类型,
                revents 是内核返回的事件类型。事件类型有:
                POLLIN //有数据可诺
                POLLPRI //有紧急数据可诺
                POLLOUT //数据可冐
                POLLERR //挃定文件描述符収生错诨
                POLLHUP //挃定文件描述符挂起
                POLLNVAL //无效请求
                POLLRDNORM //有数据可诺
   short events;
   short revents; 
};

(3),epoll:可以理解为 event poll,设计用于大并发时的IO查询,常用于网络编程。

2,驱动程序中的poll函数:

应用程序中调用 select、poll、epoll 时,系统调用就会执行驱动程序中file_operations的poll函数。也就是需要实现的驱动函数,函数原型:

unsigned int (*poll) (struct file *filp, struct poll_table_struct *wait);

返回值和struct pollfd结构体中事件相同。

filp:应用程序传递过来的值,应用程序 open 以后获得的目标文件句柄。

wait:应用程序传递过来的值,代表应用程序线程。我们需要在poll函数中调用poll_wait将应用程序添线程wait添加到poll_table等待队列中,poll_wait函数原型如下:

void poll_wait(struct file * filp, wait_queue_head_t * wait_address, poll_table *p);

3,驱动程序

#include <linux/module.h>  
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>  
#include <linux/ide.h>  
#include <linux/types.h>  
#include <linux/errno.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/poll.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
  
/* 设备节点名称 */  
#define DEVICE_NAME       "nio_led"
/* 设备号个数 */  
#define DEVID_COUNT       1
/* 驱动个数 */  
#define DRIVE_COUNT       1
/* 主设备号 */
#define MAJOR_U
/* 次设备号 */
#define MINOR_U           0

/* 把驱动代码中会用到的数据打包进设备结构体 */
struct alinx_char_dev 
{
/** 字符设备框架 **/
    dev_t              devid;             //设备号
    struct cdev        cdev;              //字符设备
    struct class       *class;            //类
    struct device      *device;           //设备
    struct device_node *nd;               //设备树的设备节点
/** gpio **/    
    int                alinx_key_gpio;    //gpio号
/** 并发处理 **/
    atomic_t           key_sts;           //记录按键状态, 为1时被按下
/** 中断 **/
    unsigned int       irq;               //中断号
/** 定时器 **/
    struct timer_list  timer;             //定时器
/** 等待队列 **/
    wait_queue_head_t  wait_q_h;          //等待队列头
};
/* 声明设备结构体 */
static struct alinx_char_dev alinx_char = 
{
    .cdev = 
    {
        .owner = THIS_MODULE,
    },
};

/** 回掉 **/
/* 中断服务函数 */
static irqreturn_t key_handler(int irq, void *dev)
{
    /* 按键按下或抬起时会进入中断 */
    /* 开启50毫秒的定时器用作防抖动 */
    mod_timer(&alinx_char.timer, jiffies + msecs_to_jiffies(50));
    return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

/* 定时器服务函数 */
void timer_function(struct timer_list *timer)
{
    /* value用于获取按键值 */
    unsigned char value;
    /* 获取按键值 */
    value = gpio_get_value(alinx_char.alinx_key_gpio);
    if(value == 0)
    {
        /* 按键按下, 状态置1 */
        atomic_set(&alinx_char.key_sts, 1);
/** 等待队列 **/
        /* 唤醒进程 */
        wake_up_interruptible(&alinx_char.wait_q_h);
    }
    else
    {
        /* 按键抬起 */
    }
}

/** 系统调用实现 **/
/* open函数实现, 对应到Linux系统调用函数的open函数 */  
static int char_drv_open(struct inode *inode_p, struct file *file_p)  
{  
    printk("gpio_test module open\n");  
    return 0;  
}  
  
/* read函数实现, 对应到Linux系统调用函数的write函数 */  
static ssize_t char_drv_read(struct file *file_p, char __user *buf, size_t len, loff_t *loff_t_p)  
{  
    unsigned int keysts = 0;
    int ret;
    /* 读取key的状态 */
    keysts = atomic_read(&alinx_char.key_sts);
    /* 判断文件打开方式 */
    if(file_p->f_flags & O_NONBLOCK)
    {
        /* 如果是非阻塞访问, 说明以满足读取条件 */
    }
    /* 判断当前按键状态 */
    else if(!keysts)
    {
        /* 按键未被按下(数据未准备好) */
        /* 以当前进程创建并初始化为队列项 */
        DECLARE_WAITQUEUE(queue_mem, current);
        /* 把当前进程的队列项添加到队列头 */
        add_wait_queue(&alinx_char.wait_q_h, &queue_mem);
        /* 设置当前进成为可被信号打断的状态 */
        __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
        /* 切换进程, 是当前进程休眠 */
        schedule();
        /* 被唤醒, 修改当前进程状态为RUNNING */
        set_current_state(TASK_RUNNING);
        /* 把当前进程的队列项从队列头中删除 */
        remove_wait_queue(&alinx_char.wait_q_h, &queue_mem);
        /* 判断是否是被信号唤醒 */
        if(signal_pending(current))
        {
            /* 如果是直接返回错误 */
            return -ERESTARTSYS;
        }
        else
        {
            /* 被按键唤醒 */
        }
    }
    else
    {
        /* 按键被按下(数据准备好了) */
    }    
    /* 读取key的状态 */
    keysts = atomic_read(&alinx_char.key_sts);
    /* 返回按键状态值 */
    ret = copy_to_user(buf, &keysts, sizeof(keysts));
    /* 清除按键状态 */
    atomic_set(&alinx_char.key_sts, 0);
    return 0;  
}  

/* poll函数实现 */  
unsigned int char_drv_poll(struct file *filp, struct poll_table_struct *wait)
{
	unsigned int ret = 0;
    /* 将应用程序添添加到等待队列中 */
    poll_wait(filp, &alinx_char.wait_q_h, wait);
    /* 判断key的状态 */
	if(atomic_read(&alinx_char.key_sts))
	{
        /* key准备好了, 返回数据可读 */
		ret = POLLIN;
	}
    else
    {
        
    }
	return ret;
}
  
/* release函数实现, 对应到Linux系统调用函数的close函数 */  
static int char_drv_release(struct inode *inode_p, struct file *file_p)  
{  
    printk("gpio_test module release\n");
    return 0;  
}  
      
/* file_operations结构体声明, 是上面open、write实现函数与系统调用函数对应的关键 */  
static struct file_operations ax_char_fops = 
{  
    .owner   = THIS_MODULE,  
    .open    = char_drv_open,  
    .read    = char_drv_read,   
	.poll    = char_drv_poll,  
    .release = char_drv_release,   
};  
  
/* 模块加载时会调用的函数 */  
static int __init char_drv_init(void)  
{
    /* 用于接受返回值 */
    u32 ret = 0;
/** 并发处理 **/
    /* 初始化原子变量 */
    atomic_set(&alinx_char.key_sts, 0);
/** gpio框架 **/   
    /* 获取设备节点 */
    alinx_char.nd = of_find_node_by_path("/alinxkey");
    if(alinx_char.nd == NULL)
    {
        printk("alinx_char node not find\r\n");
        return -EINVAL;
    }
    else
    {
        printk("alinx_char node find\r\n");
    }
    
    /* 获取节点中gpio标号 */
    alinx_char.alinx_key_gpio = of_get_named_gpio(alinx_char.nd, "alinxkey-gpios", 0);
    if(alinx_char.alinx_key_gpio < 0)
    {
        printk("can not get alinxkey-gpios");
        return -EINVAL;
    }
    printk("alinxkey-gpio num = %d\r\n", alinx_char.alinx_key_gpio);
    /* 申请gpio标号对应的引脚 */
    ret = gpio_request(alinx_char.alinx_key_gpio, "alinxkey");
    if(ret != 0)
    {
        printk("can not request gpio\r\n");
        return -EINVAL;
    }
    /* 把这个io设置为输入 */
    ret = gpio_direction_input(alinx_char.alinx_key_gpio);
    if(ret < 0)
    {
        printk("can not set gpio\r\n");
        return -EINVAL;
    }
/** 中断 **/
    /* 获取中断号 */
    alinx_char.irq = gpio_to_irq(alinx_char.alinx_key_gpio);
    /* 申请中断 */
    ret = request_irq(alinx_char.irq,key_handler,
                      IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,
                      "alinxkey", NULL);
    if(ret < 0)
    {
        printk("irq %d request failed\r\n", alinx_char.irq);
        return -EFAULT;
    }
    
/** 定时器 **/
    timer_setup(&alinx_char.timer, timer_function, NULL);
/** 等待队列 **/
    init_waitqueue_head(&alinx_char.wait_q_h);
/** 字符设备框架 **/    
    /* 注册设备号 */
    alloc_chrdev_region(&alinx_char.devid, MINOR_U, DEVID_COUNT, DEVICE_NAME);
    /* 初始化字符设备结构体 */
    cdev_init(&alinx_char.cdev, &ax_char_fops);
    /* 注册字符设备 */
    cdev_add(&alinx_char.cdev, alinx_char.devid, DRIVE_COUNT);
    /* 创建类 */
    alinx_char.class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME);
    if(IS_ERR(alinx_char.class)) 
    {
        return PTR_ERR(alinx_char.class);
    }
    /* 创建设备节点 */
    alinx_char.device = device_create(alinx_char.class, NULL, 
                                      alinx_char.devid, NULL, DEVICE_NAME);
    if (IS_ERR(alinx_char.device)) 
    {
        return PTR_ERR(alinx_char.device);
    }
    return 0;  
}

/* 卸载模块 */  
static void __exit char_drv_exit(void)  
{  
/** gpio **/
    /* 释放gpio */
    gpio_free(alinx_char.alinx_key_gpio);
/** 中断 **/
    /* 释放中断 */
    free_irq(alinx_char.irq, NULL);
/** 定时器 **/
    /* 删除定时器 */   
    del_timer_sync(&alinx_char.timer);
/** 字符设备框架 **/
    /* 注销字符设备 */
    cdev_del(&alinx_char.cdev); 
    /* 注销设备号 */
    unregister_chrdev_region(alinx_char.devid, DEVID_COUNT);
    /* 删除设备节点 */
    device_destroy(alinx_char.class, alinx_char.devid);
    /* 删除类 */
    class_destroy(alinx_char.class);   
    printk("timer_led_dev_exit_ok\n");  
}  
  
/* 标记加载、卸载函数 */  
module_init(char_drv_init);  
module_exit(char_drv_exit);  
/* 驱动描述信息 */  
MODULE_AUTHOR("subomb");  
MODULE_ALIAS("alinx char");  
MODULE_DESCRIPTION("NIO LED driver");  
MODULE_VERSION("v1.0");  
MODULE_LICENSE("GPL");  

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