基于Linux的红外线感应驱动程序开发

如图所示为cdev结构体、file-operations和用户空间调用 驱动的关系：
中断机制
▪ 中断流程图
CPU在处理某一事件A时，发生了另一事件B请求CPU 迅速去处理（中断发生）；
CPU暂时中断当前的工作，转去处理事件B（中断响 应和中断服务）；
待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被中断 的地方继续处理事件A（中断返回），这一过程称为中断。
2.设备操作的实现：（file_operations函数集的实现）
如： unsigned long copy_to_user(void __user *to, const void *from, unsigned long n); unsigned long copy_from_user(void *to, const void __user *from, unsigned long n); put_user(local,user); get_user(local,user);
3.int open(struct inode *inode, struct file *):该函数用 来打开一个设备文件.
4.int release(struct inode *inode, struct file *):该函数 用来关闭一个设备文件. 该结构体的初始化形式如下例: struct file_operations scull_fops = { .owner =THIS_MODULE, .read = read, .write = write, .open = open, .release = release, }
3.设备注销：void cdev_del(struct cdev *p)；
字符设备驱动小结： 字符设备驱动程序中完成的主要工作是初始化、添加
和删除cdev结构体，申请和释放设备号，以及填充 file_operation结构体中操作函数，并实现file_operations 结构体中的read()、write()、ioctl()等重要函数。如图所示 为cdev结构体、file_operations和用户空间调用驱动的关 系。
其中: filp为文件属性结构体指针.
buf为用户态函数使用的字符内存缓冲.
count为要读取的数据数.
f_ops为文件指针的偏移量.
ssize_t write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_ops):用来向设备输入数据. 各函数的含义与上个函数相同.
1.int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count, char *name); 其中, first为要分配的设备编号范围的起始值,经常被置零.count 则是所请求的连续设备编号的个数,这意味着只能申请连续的设 备编号.
2.int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned firstminor, int count, char *name); 其中dev用于保存申请成功后动态分配的第一个设备号, firstminor则是请求使用的第一个次设备号.其余与上个函数相 同.
和中断分两大类：外部中断和内部中断
1.外部中断寄存器
24个外部中断占用GPF0-GPF7（EINT0-EINT7），GPG0-GPG15 （EINT8-EINT23）。用这些脚做中断输入，则必须配置引脚为中断，并且 不要上拉。
寄存器：
EXTINT0-EXTINT2：分别设置EINT0—EINT7、EINT8—EINT15、 EINT16—EINT23的触发方式(高电平触发、低电平触发、下降沿触发、上 升沿触发)。 EINTFLT0-EINTFLT3：控制滤波时钟和滤波宽度。 EINTPEND：这个是中断挂起寄存器，清除时要写1，后面还有几个是写1 清除。当一个外部中断（EINT4-EINT23）发生后，那么相应的位会被置1。 为什么没有EINT0-EINT3，因为它们分别由SRCPND寄存器的后4位控制。 EINTMASK：这个简单，是屏蔽中断用的，也就是说位为1时，此次中断无 效。
my_cdev.owner = THIS_MODULE; 最后即可以向模块添加该结构体:
int cdev_add(struct cdev *dev, dev_t dev_num, usigned int count).其中dev是cdev结构体,dev_num是该设备对应的第一个 设备编号, count则是与该设备关联的设备编号数量.
I/O接口寄存器（通过GPF控制外部中断（EINT0-EINT7） ）
2. 内部中断寄存器（8个）
SUBSRCPND：当一个中断发生后，那么相应的位会被置1，表 示一个中断发生了。
INTSUBMSK：与上一个是一样的，中断屏蔽寄存器。 SRCPND：当一个中断发生后，那么相应的位会被置1，表示一 个或一类中断发生了。 INTMSK：用来屏蔽SRCPND寄存器所标识的中断。但只能屏蔽 IRQ中断，不能屏蔽FIQ中断。 INTMOD：当INTMOD中某位被设置为1时，它对应的中断被设 为FIQ，CPU将进入快速中断模式。 PRIORITY：用于设置IRQ中断的优先级。具体使用方法可参考 芯片手册。 INTPND：中断优先级仲裁器选出优先级最高中断后，这个中断 在INTPND寄存器中的相应位被置1，随后，CPU进入中断模式处理 它。同一时间内，此寄存器只有一位被置1。 INTOFFSET：用来表示INTPND寄存器中哪位被置1了，即记录 INTPND中位[x]为1的位x的值。清除INTPND、SRCPND时自动清除。
四.字符设备的注册.
内核内部使用struct cdev结构来表示字符设备.在内核调用设备 的操作之前,必须分配或注册一个或者多个该结构体.该结构体 包含在头文件中.一般的步骤如下: 首先定义该结构体:
struct cdev my_cdev; 然后即可以初始化该结构,使用如下的函数初始化:
int cdev_init(struct cdev *dev, struct file_operations *fops). 然后定义该结构体中的一个所有者字段:
三种中断都等待进一步处理了。接下来从SRCPND往下看，看 INTMSK。如果中断被屏蔽了，就不用说了（注意：快中断也能被 屏蔽）。如果没有被屏蔽，那么会进一步到INTMOD。如果是快中 断，那么直接出来，进入FIQ（即CPU进入快中断模式处理）。如 果是普通中断，那么SRCPND可以有多为置1（FIQ只能有一个）， 这时就会经过PRIORITY选出一个优先级高的，然后把根据选出的中 断把INTPND相应位置1（注意：只能选出一个），进入IRQ，让 CPU处理。
基于Linux的红外线感应驱动 程序开发
红外感应模块
简介
▪红外线感应器是根据红外线反射的原理研制的，属于一种 智能节水、节能设备。包括感应水龙头、自动干手器、医用 洗手器、自动给皂器、感应小便斗冲水器、感应便器。
▪这是标准的称呼，也有称为热红外人体感应器。
原理
这种是通过红外线反射原理，当人体的手或身体的某一部 分在红外线区域内，红外线发射管发出的红外线由于人体 手或身体摭挡反射到红外线接收管，通过集成线路内的微 电脑处理后的信号发送给脉冲电磁阀，电磁阀接受信号后 按指定的指令打开阀芯来控制头出水；当人体的手或身体 离开红外线感应范围，电磁阀没有接受信号，电磁阀阀芯 则通过内部的弹簧进行复位来控制的关水。
MAJOR(dev_t dev_id);
MINOR(dev_t dev_id); 将主设备号和次设备号转换为dev_t类型,则可以使用下面的宏:
MKDEV(int major, int minor); 其中,major为主设备号,minor为次设备号.
二.分配设备号
在建立一个字符设备之前.首先要申请设备号,完成该功能的函 数有两个,都包含在头文件中.下面分别来看这两个文件:
c .如果是外部中断，对于EINT8-23需要清除EINTPEND和 SRCPND（同样注意顺序）。对于EINT0-EINT3只需清除 SRCPND。
字符设备的驱动流程
字符设备驱动模型
字符设备驱动程序的基本步骤
一.设备号 对字符设备的访问是通过文件系统内的设备名称来访问的,设备 名称位于目录/dev下.为了便于系统管理,设置了和设备名称一一 对应的设备号,它分为主设备号和次设备号.通常来说,主设备号标 示了设备对应的驱动程序,次设备号则用来分辨拥有同一个主设 备号的的各个不同设备. 在内核中,设备号使用类型dev_t来保存,它包括了主设备号和次 设备号.dev_t是一个32位的整数,其中的12位用来标示主设备号, 其余的20位用来标示次设备号.我们可以使用两个宏来获得设备 的主设备号及次设备号:
4. 中断的清除
a.如果是不带子中断的内部中断，只需清除SRCPND，注意 清除需位置1。
b. 如果是带子中断的内部中断，需清除SRCPND和 SUBSRCPND，注意先清除SUBSRCPND，再清除SRCPND。 因为，如果你先清除SRCPND的话，然后在清除SUBSRCPND的 过程中，SRCPND会以为又有中断发生，又会置1。也就是说一 次中断会响应两次。所以必须先掐断源头。
2. 外部中断过程
如果是外部中断：EINT0-EINT3发生后SRCPND相应位置1，如 果没有被INTMSK屏蔽，那么等待进一步处理。EINT4-EINT23发生 后EINTPEND相应位置1，如果没有被EINTMASK屏蔽，那么 SRCPND相应位EINT4-7 或EINT8-23置1，如果没有被INTMSK屏 蔽，等待进一步处理。
五.移除字符设备
void cdev_del(struct cdev *dev);
六.注销设备号.
unregister_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count); 以上两个函数一般用于模块出口函数中.