Linux驱动入门（七）使用定时器消除按键抖动

一、为什么要消抖？
二、如何消抖？
三、Linux内核定时器
四、源码
五、测试

本文将在Linux驱动入门（五）阻塞方式实现按键驱动的基础上，使用定时器消除按键抖动
一、为什么要消抖？
对于没有做硬件消抖的按键，在按下按键到电平稳定期间，会有一段抖动，此时电平会在高电平和低电平不断地跳动

如果我们的按键中断采用下降沿触发，从图中可以看出有多段下降沿，那么想必按下一次按键，中断会被触发多次，那么我们button_read函数也会被唤醒多次，这就导致一次按键，应用层多次返回，这并不是我们想要的效果

二、如何消抖？
软件消抖的原理非常简单，只要通过延迟（一般为10ms），等待按键稳定后，再来检测按键是否被按下

在Linux驱动中，如果使用在原理打转的方式来实现延时的话，这是非常不可取的，在中断处理中更是大忌

所以要通过定时器来实现延迟，那具体怎么做呢？

在上面介绍中，我们了解在按键按下的时候会触发多次按键中断，那么我们可以在按键中断设置定时器，在定时器的处理函数中去读取按键状态

具体的处理方法是，在每一个下降沿触发的中断处理函数中，将定时器设置为10ms后超时，这样子，将在最后一个下降沿10ms后，定时器超时，再检测按键状态，达到消抖的目的，如图所示

三、Linux内核定时器
定时器对象

struct timer_list timer;

初始化定时器

void init_timer(struct timer_list * timer);

/* 设置定时器的处理函数和传递参数 */
timer.function = &xxx_do_timer;
timer.data = (unsigned long)dev;

内核提供一个宏定义完成上述功能

setup_timer(timer, fn, data)

注册定时器

void add_timer(struct timer_list *timer)

删除定时器

int del_timer(struct timer_list *timer)

修改定时器超时时间

int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)

内核中的jiffies表示时钟节拍数，宏定义HZ表示时钟节拍的频率

Linux内核的HZ为100，表示1s时钟跳动100下，所以时钟周期的10ms

如果要延迟10ms，可以这么做

mod_timer(timer, jiffies + HZ/100);

四、源码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#include
#include

static dev_t dev_id;
static struct cdev *button_dev;
static struct class *button_class;

/* 定义并初始化一个等待队列头 */
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_wq_head);
static int button_conditon;
static int button_val;

static struct timer_list timer;

static void timer_fun(unsigned long data)
{
/* 判断等待队列中是否有等待元素 */
if(!waitqueue_active(&button_wq_head))
return;

/* 读取按键值 */
button_val = gpio_get_value(S5PV210_GPH0(2));
if(button_val) //按键未被按下
return;

/* 唤醒等待队列 */
button_conditon = 1;
wake_up_interruptible(&button_wq_head);
}

static irqreturn_t button_irq(int irq, void *data)
{
mod_timer(&timer, jiffies+HZ/100);

return IRQ_HANDLED;
}

static int button_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
int ret;

ret = request_irq(IRQ_EINT2, button_irq, IRQF_TRIGGER_FALLING, 'button_irq', NULL);

return 0;
}

static ssize_t button_read(struct file *file, char __user *data, size_t size, loff_t *loff)
{
int ret;
int val;

/* 睡眠等待 */
button_conditon = 0;
wait_event_interruptible(button_wq_head, button_conditon);
button_conditon = 0;

val = button_val;
ret = copy_to_user(data, &val, sizeof(val));

return sizeof(val);
}

static int button_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
free_irq(IRQ_EINT2, NULL);

return 0;
}

static struct file_operations button_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = button_open,
.read = button_read,
.release = button_release,
};

static __init int button_init(void)
{
/* 申请设备号 */
alloc_chrdev_region(&dev_id, 1, 1, 'button');

/* 分配字符设备 */
button_dev = cdev_alloc();

/* 设置字符设备 */
cdev_init(button_dev, &button_fops);

/* 注册字符设备 */
cdev_add(button_dev, dev_id, 1);

/* 创建设备节点 */
button_class = class_create(THIS_MODULE, 'button'); //创建类
device_create(button_class, NULL, dev_id, NULL, 'button'); //创建设备节点

gpio_request(S5PV210_GPH0(2), 'button');

setup_timer(&timer, timer_fun, 0);
add_timer(&timer);

return 0;
}

static __exit void button_exit(void)
{
/* 注销设备节点 */
device_destroy(button_class, dev_id);
class_destroy(button_class);

/* 注销字符设备 */
cdev_del(button_dev);
kfree(button_dev);

/* 注销注册的设备号 */
unregister_chrdev_region(dev_id, 1);

gpio_free(S5PV210_GPH0(2));

del_timer(&timer);
}

module_init(button_init);
module_exit(button_exit);

MODULE_LICENSE('GPL');

五、测试
测试应用程序

#include
#include
#include
#include
#include

#define BUTTON_DEV '/dev/button'

int main(int argc, char* argv[])
{
int val;

int fd = open(BUTTON_DEV, O_RDONLY);
if(fd < 0)
{
printf('failed to open %sn', BUTTON_DEV);
return -1;
}

while(1)
{
read(fd, &val, sizeof(val));
printf('read returnn');

if(val == 0)
{
printf('button pressn');
}
}

close(fd);

return 0;
}

加载驱动模块，执行测试应用程序

运行效果，只有按键按下时，read函数才会返回，且按键按下一次，read只返回一次