腾讯笔试必刷题:嵌入式Linux下的GPIO中断驱动与应用层交互实现

#include <linux/init.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/gpio.h>

#include <linux/interrupt.h>

#include <linux/device.h>

#include <linux/sysfs.h>

#include <linux/atomic.h>

#define GPIO_KEY 5                  // 按键连接的GPIO编号

#define DEV_NAME "key_device"       // 设备名

#define CLASS_NAME "key_drv"        // 设备类名

// 设备结构体

struct key_dev {

   int gpio;                       // GPIO编号

   int irq;                        // 中断号

   atomic_t count;                 // 按键次数（原子变量）

   struct device *dev;             // 设备对象

};

static struct key_dev *key_device;

static struct class *key_class;

// sysfs的show方法：向应用层返回按键次数

static ssize_t count_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf) {

   struct key_dev *kdev = dev_get_drvdata(dev);

   return sprintf(buf, "%d\n", atomic_read(&kdev->count));

}

// 定义sysfs属性

static DEVICE_ATTR(count, S_IRUGO, count_show, NULL);

// 中断处理函数：按键按下时调用

static irqreturn_t key_irq_handler(int irq, void *dev_id) {

   struct key_dev *kdev = (struct key_dev *)dev_id;

   atomic_inc(&kdev->count);       // 按键次数+1

   return IRQ_HANDLED;

}

// 驱动初始化函数

static int __init key_drv_init(void) {

   int ret;

   // 分配设备结构体内存

   key_device = kmalloc(sizeof(struct key_dev), GFP_KERNEL);

   if (!key_device) {

       return -ENOMEM;

   }

   // 初始化设备结构体

   key_device->gpio = GPIO_KEY;

   atomic_set(&key_device->count, 0);  // 初始次数为0

   // 申请GPIO

   ret = gpio_request(key_device->gpio, DEV_NAME);

   if (ret) {

       printk("gpio_request failed: %d\n", ret);

       kfree(key_device);

       return ret;

   }

   // 设置GPIO为输入

   gpio_direction_input(key_device->gpio);

   // 获取中断号

   key_device->irq = gpio_to_irq(key_device->gpio);

   if (key_device->irq < 0) {

       printk("gpio_to_irq failed: %d\n", key_device->irq);

       gpio_free(key_device->gpio);

       kfree(key_device);

       return key_device->irq;

   }

   // 注册中断（下降沿触发，传递设备结构体作为参数）

   ret = request_irq(key_device->irq, key_irq_handler,

                    IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_SHARED,

                    DEV_NAME, key_device);

   if (ret) {

       printk("request_irq failed: %d\n", ret);

       gpio_free(key_device->gpio);

       kfree(key_device);

       return ret;

   }

   // 创建设备类

   key_class = class_create(THIS_MODULE, CLASS_NAME);

   if (IS_ERR(key_class)) {

       printk("class_create failed\n");

       free_irq(key_device->irq, key_device);

       gpio_free(key_device->gpio);

       kfree(key_device);

       return PTR_ERR(key_class);

   }

   // 创建设备节点

   key_device->dev = device_create(key_class, NULL, MKDEV(0, 0), key_device, DEV_NAME);

   if (IS_ERR(key_device->dev)) {

       printk("device_create failed\n");

       class_destroy(key_class);

       free_irq(key_device->irq, key_device);

       gpio_free(key_device->gpio);

       kfree(key_device);

       return PTR_ERR(key_device->dev);

   }

   // 创建sysfs属性文件

   ret = device_create_file(key_device->dev, &dev_attr_count);

   if (ret) {

       printk("device_create_file failed: %d\n", ret);

       device_destroy(key_class, MKDEV(0, 0));

       class_destroy(key_class);

       free_irq(key_device->irq, key_device);

       gpio_free(key_device->gpio);

       kfree(key_device);

       return ret;

   }

   printk("key driver init success\n");

   return 0;

}

// 驱动卸载函数

static void __exit key_drv_exit(void) {

   // 移除sysfs文件

   device_remove_file(key_device->dev, &dev_attr_count);

   // 销毁设备

   device_destroy(key_class, MKDEV(0, 0));

   // 销毁设备类

   class_destroy(key_class);

   // 释放中断

   free_irq(key_device->irq, key_device);

   // 释放GPIO

   gpio_free(key_device->gpio);

   // 释放设备结构体内存

   kfree(key_device);

   printk("key driver exit success\n");

}

module_init(key_drv_init);

module_exit(key_drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

MODULE_AUTHOR("牛马程序员");

MODULE_DESCRIPTION("GPIO Key Interrupt Driver");

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

#define COUNT_PATH "/sys/class/key_drv/key_device/count"  // sysfs文件路径

int main() {

   int fd;

   char buf[32];

   int count;

   // 打开count文件

   fd = open(COUNT_PATH, O_RDONLY);

   if (fd == -1) {

       perror("open failed");

       return -1;

   }

   printf("开始读取按键次数（按Ctrl+C退出）...\n");

   while (1) {

       // 移动文件指针到开头

       lseek(fd, 0, SEEK_SET);

       // 读取按键次数

       ssize_t len = read(fd, buf, sizeof(buf) - 1);

       if (len == -1) {

           perror("read failed");

           break;

       }

       buf[len] = '\0';

       // 转换为整数

       count = atoi(buf);

       printf("当前按键次数：%d\n", count);

       // 判断是否超过5次

       if (count > 5) {

           printf("提示：按键已按下5次以上\n");

       }

       sleep(1);  // 1秒读取一次

   }

   close(fd);

   return 0;

}