字符設備之poll機制
主要用途就是：進程設置一段時間用來等待資源，假設時間到了資源還沒有到來，進程就立馬從睡眠狀態喚醒不再等待。當然這僅僅是使用於這段時間以後資源對於該進程已經沒用的情況。
內核中poll機制的實現過程：
sys_poll函數在include/linux/syscalls.h中聲明
//函數定義前加宏asmlinkage ,表示這些函數通過堆棧而不是通過寄存器傳遞參數。 asmlinkage long sys_poll(struct pollfd __user *ufds, unsigned int nfds,long timeout);
CALL(sys_poll) //系統調用跳轉表的一項
關於系統調用表的初始化在arch/arm/kernel/entry-common.S中
.equ NR_syscalls,0 //將NR_syscalls初始化為0 #define CALL(x) .equ NR_syscalls,NR_syscalls+1 //將CALL(x) 定義為： NR_syscalls = NR_syscalls + 1 #include "calls.S"//將calls.S的內容包進來，CALL(x)上面已經有了定義，這裏就相當於運行了多次NR_syscalls++，最後就統計了系統調用的個數。並對NR_syscalls進行了4的倍數對齊。這一招，特麽好厲害！#undef CALL //撤銷CALL宏定義 #define CALL(x) .long x //對CALL又一次進行宏定義。也是4字節對齊 arch/arm/kernel/entry-common.S中： sys_syscall: bic scno, r0, #__NR_OABI_SYSCALL_BASE cmp scno, #__NR_syscall - __NR_SYSCALL_BASE cmpne scno, #NR_syscalls @ check range stmloia sp, {r5, r6} @ shuffle args movlo r0, r1 movlo r1, r2 movlo r2, r3 movlo r3, r4 ldrlo pc, [tbl, scno, lsl #2] b sys_ni_syscall
SYSCALL_DEFINE3(poll, struct pollfd __user *, ufds, unsigned int, nfds,long, timeout_msecs)
{
......
ret = do_sys_poll(ufds, nfds, to);//調用
......
}好，看看應用層調用poll函數時的底層驅動運行線路【app：】
poll();
【kernel: 】
sys_poll
do_sys_poll(struct pollfd __user *ufds, unsigned int nfds,struct timespec *end_time)
poll_initwait(&table);
init_poll_funcptr(&table->pt, __pollwait);-->pt->qproc = __pollwait; //初始化qproc函數指針，讓他指向__pollwait函數
do_poll(nfds, head, &table, end_time);
for(;;)
{
for (; pfd != pfd_end; pfd++) //查詢多個驅動程序
{
if (do_pollfd(pfd, pt)) -> mask = file->f_op->poll(file, pwait);return mask;
{ //do_pollfd函數相當於調用驅動裏面的xxx_poll函數，以下另外再進行分析，返回值mask非零。count++,記錄等待事件發生的進程數
count++;
pt = NULL;
}
}
if (count || timed_out) //若count不為0(有等待的事件發生了)或者timed_out不為0（有信號發生或超時），則推出休眠
break;
//上述條件不滿足以下開始進入休眠，若有等待的事件發生了，超時或收到信號則喚醒
poll_schedule_timeout(wait, TASK_INTERRUPTIBLE, to, slack)
}驅動裏邊的xxx_poll()函數分析xxx_poll(struct file *file, poll_table *wait)
poll_wait(file, &xxxx_waitq, wait);
//////////////////////////////////////////////////////////////////
static inline void poll_wait(struct file * filp, wait_queue_head_t * wait_address, poll_table *p)
{
if (p && wait_address)
p->qproc(filp, wait_address, p); //調用之前poll_initwait()函數設置的函數qproc即__pollwait，__pollwait函數僅僅是把當前進程掛到等待隊列，僅僅是add_wait_queue(wait_address, &entry->wait);不進入休眠
}測試驅動程序：poll_dev.c
#include <linux/delay.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h> //class_create
#include <mach/regs-gpio.h> //S3C2440_GPF1
#include <mach/hardware.h>
#include <linux/interrupt.h> //wait_event_interruptible
#include <linux/fs.h>
#include <linux/poll.h> //poll
/* 定義並初始化等待隊列頭 */
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);
static struct class *buttondev_class;
static struct device *buttons_device;
static struct pin_desc{
unsigned int pin;
unsigned int key_val;
};
static struct pin_desc pins_desc[4] = {
{S3C2410_GPF1,0x01}, //S3C2410_GPF1是對GPF1引腳這樣的“設備”的編號dev_id
{S3C2410_GPF4,0x02},
{S3C2410_GPF2,0x03},
{S3C2410_GPF0,0x04},
};
static int ev_press = 0;
static unsigned char key_val;
int major;
/* 中斷處理函數 */
static irqreturn_t handle_irq(int irq, void *dev_id)
{
struct pin_desc *irq_pindesc = (struct pin_desc *)dev_id;//
unsigned int pinval;
pinval = s3c2410_gpio_getpin(irq_pindesc->pin);//獲取按鍵值:有按鍵按下返回按鍵值0
/* 鍵值: 按下時, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 */
/* 鍵值: 松開時, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84 */
if(pinval)
{
/* 松開 */
key_val = 0x80 | (irq_pindesc->key_val);
}
else
{
/* 按下 */
key_val = irq_pindesc->key_val;
}
ev_press = 1; /* 表示中斷已經發生 */
wake_up_interruptible(&button_waitq); /* 喚醒休眠的進程 */
return IRQ_HANDLED;
}
static int buttons_dev_open(struct inode * inode, struct file * filp)
{
/* K1-EINT1,K2-EINT4,K3-EINT2,K4-EINT0
* 配置GPF1、GPF4、GPF2、GPF0為相應的外部中斷引腳
* IRQT_BOTHEDGE應該改為IRQ_TYPE_EDGE_BOTH
*/
request_irq(IRQ_EINT1, handle_irq, IRQ_TYPE_EDGE_FALLING, "K1",&pins_desc[0]);
request_irq(IRQ_EINT4, handle_irq, IRQ_TYPE_EDGE_FALLING, "K2",&pins_desc[1]);
request_irq(IRQ_EINT2, handle_irq, IRQ_TYPE_EDGE_FALLING, "K3",&pins_desc[2]);
request_irq(IRQ_EINT0, handle_irq, IRQ_TYPE_EDGE_FALLING, "K4",&pins_desc[3]);
return 0;
}
static int buttons_dev_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
free_irq(IRQ_EINT1,&pins_desc[0]);
free_irq(IRQ_EINT4,&pins_desc[1]);
free_irq(IRQ_EINT2,&pins_desc[2]);
free_irq(IRQ_EINT0,&pins_desc[3]);
return 0;
}
static ssize_t buttons_dev_read(struct file *file, char __user *user, size_t size,loff_t *ppos)
{
if (size != 1)
return -EINVAL;
//wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);//使用poll機制。這裏就不須要再推斷要不要進入睡眠了。
copy_to_user(user, &key_val, 1);
/* 將ev_press清零 */
ev_press = 0;
return 1;
}
//////////////////////////關鍵點///////////////////////////////////////
static unsigned int buttons_dev_poll(struct file *file, poll_table *wait) //該函數一旦被調用就觸發poll機制
{
unsigned int mask = 0;
/* 該函數，僅僅是將進程掛在button_waitq隊列上。而不是馬上休眠 */
poll_wait(file, &button_waitq, wait);
/***
* 如果進程還poll在上面這一函數裏邊。尚未超時，如果此時有中斷到來，中斷處理程序將ev_press置位,然後喚醒休眠隊列上相應的進程
***/
/* 進程喚醒之後，立刻往下運行。喚醒的可能原因：超時/中斷處理 */
if(ev_press)
{
mask |= POLLIN | POLLRDNORM; /* 有數據可讀 */
}
/* 如果有按鍵按下時，mask |= POLLIN | POLLRDNORM,否則mask = 0 */
return mask;
}
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/* File operations struct for character device */
static const struct file_operations buttons_dev_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = buttons_dev_open,
.read = buttons_dev_read,
.release = buttons_dev_close,
.poll = buttons_dev_poll,
};
/* 驅動入口函數 */
static int buttons_dev_init(void)
{
/* 主設備號設置為0表示由系統自己主動分配主設備號 */
major = register_chrdev(0, "buttons_dev", &buttons_dev_fops);
/* 創建buttondev類 */
buttondev_class = class_create(THIS_MODULE, "buttondev");
/* 在buttondev類下創建buttons設備，供應用程序打開設備*/
buttons_device = device_create(buttondev_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons");//
return 0;
}
/* 驅動出口函數 */
static void buttons_dev_exit(void)
{
unregister_chrdev(major, "buttons_dev");
device_unregister(buttons_device); //卸載類下的設備
class_destroy(buttondev_class); //卸載類
}
/* 模塊載入和卸載函數的修飾 */
module_init(buttons_dev_init);
module_exit(buttons_dev_exit);
MODULE_AUTHOR("CLBIAO");
MODULE_DESCRIPTION("Just for Demon");
MODULE_LICENSE("GPL"); //遵循GPL協議
測試應用程序：app_poll.c
/* 文件的編譯指令是arm-linux-gcc -static -o app_poll app_poll.c */
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <poll.h>
/* fourth_test
*/
int main(int argc ,char *argv[])
{
int fd;
unsigned char key_val;
struct pollfd fds;
int ret;
fd = open("/dev/buttons",O_RDWR);
if (fd < 0)
{
printf("open error\n");
}
fds.fd = fd;//查詢的文件
fds.events = POLLIN; //期待收到poll_in值。表示有數據
while(1)
{
/* A value of 0 indicates that the call timed out and no file descriptors were ready
* poll函數返回0時。表示5s時間到了，而這段時間裏。沒有事件發生"數據可讀"
*/
ret = poll(&fds,1,5000);
if(ret == 0)
{
printf("time out\n");
}
else /* 假設沒有超時，則讀出按鍵值 */
{
read(fd,&key_val,1);
printf("key_val = 0x%x\n",key_val);
}
}
return 0;
}
測試結果：
小結：poll流程圖
字符設備之poll機制