C编程实现键盘LED灯闪烁

在《Shell脚本实现键盘LED灯闪烁》一文中，我们已感受到了控制的乐趣，一步步向硬件逼近，这次我们在Linux下使用C语言进行系统调用来实现该功能。这里面会涉及到应用层定时器和ioctl系统调用来控制键盘LED灯状态。

关于应用层定时器需要涉及到信号机制，其包含有alarm闹钟和timer定时器两种，其与信号机制分别说明如下（这两种均是自动循环的，即不需要处理函数里再设置一遍定时器超时设置）：

1.alarm

运行man alarm命令后有关于该函数的使用说明，其函数原型如下：

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

当设定的时间到了后会发出SIGALRM信号，需要对应的信号处理函数配套处理。

2.timer

运行man setitimer命令后有相关说明，本次会用到的函数原型如下：

#include <sys/timer.h>
int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);

其中which是设置的定时器类型，分别对应如下：

• ITIMER_REAL：实时定时器，发SIGALRM信号；
• ITIMER_VIRTUAL：应用进程执行时间定时器，发SIGVTALRM信号；
• ITIMER_PROF：应用进程执行和内核交互时间定时器，发SIGPROF信号。

从上面可以看出，同一时间只能有3个定时器存在，分别对应3种类型。那么上面的信号要如何处理呢？执行man signal命令有相关的函数原型如下：

#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

这signal函数除了与定时器配套外，还可以捕获其他信号，执行man 7 signal命令可以查看到。 好了，关于定时器部分就说到这。
而关于键盘LED灯控制，我们需要用到TTY设备的ioctl系统调用函数，该函数是标准的字符设备接口（可以不实现），其接口原型（执行man ioctl）如下：

#include <sys/ioctl.h>
int ioctl(int d, int request, ...);

其中d为相应的设备描述符号，request是命令码，…是命令码对应的参数值。对于Keyboard的LED，我们使用到KDSETLED这个命令码，而其对应的设备是/dev/console，这里的d就对应open这个设备的返回值，而…对应传入的值，恢复未定义状态是0xff，而键盘右上角3个灯（Number lock，Caps Lock，Scroll Lock）全亮对应0x07。
下面是实现C编程控制PC键盘LED灯闪烁的源码：

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <linux/kd.h>
#include <sys/ioctl.h>

void slam_alarm_handler(int a)
{
        int tty = open("/dev/console", 0), led;

        if(tty<3)
        {
                perror("open:");
                exit(0);
        }
        led = 0x07;
        if(ioctl(tty,KDSETLED,led)>0)
                perror("ioctl led on:");
        sleep(1);
        led = 0xff;
        if(ioctl(tty,KDSETLED,led)>0)
                perror("ioctl led off:");
        close(tty);
}

int main(void)
{
        /* The struct itimerval
         * it_interval:means interval everytime after first time
         * it_value:means the first time interval
         * The ITIMER_REAL timer come with SIGALRM signal
         */
        struct itimerval t;
        t.it_interval.tv_usec = 0;
        t.it_interval.tv_sec = 2;
        t.it_value.tv_usec = 0;
        t.it_value.tv_sec = 2;
        if(setitimer(ITIMER_REAL, &t, NULL) < 0)
        {
                printf("Setitimer failed.\n");
                exit(-1);
        }
        signal(SIGALRM, slam_alarm_handler);

        while(1)
        {
                sleep(2);
        }

        exit(0);
}

相应的Makefile文件内容如下：

all:
        gcc -o timer_keyboard_led_flash timer_keyboard_led_flash.c

clean:
        rm -rf timer_keyboard_led_flash

对应的源码文件目录树如下：
/home/xinu/xinu/c_cpp/timer_keyboard_led_flash/
├── Makefile
└── timer_keyboard_led_flash.c
编译生成的文件后，执行时需要root用户权限，在ubuntu下需sudo ./timer_keyboard_led_flash命令去执行。
参考网址：
http://www.cppblog.com/jerryma/archive/2012/01/31/164704.html
http://jpkc.zju.edu.cn/k/505/pdf/nihe4.pdf
http://blog.csdn.net/fanwenbo/article/details/2645362
http://falldog7.blogspot.com/2008/05/linux-timer.html
http://ubuntuforums.org/showthread.php?t=1372521