字符設備驅動程序之異步通知（韋大仙）
讀取按鍵的方法：
（1）查詢的方式：極度耗費資源
（2）中斷的方式：如果沒有按鍵按下，read函數會一直的等待
（3）poll機制的引入：可以指定超時時間
上述三種方式有一個共同點：應用程序主動的去查詢。
問題：有沒有一種方式當有按鍵按下時，驅動程序通知應用程序去讀取。這就是本節所說的異步通知，該方式用信號的方式來實現的。
進程間發信號，例如：
kill -9 PID
kill這個程序是發送者，進程號為PID的進程為接受者，9就是發送的信號。接下來引入signal函數：
signal 函數是幹嘛的？
signal函數用於向系統註冊某一信號的函數，說白了，就是告訴系統，當某個信號發生時，執行這個函數。其原型如下：
函數原型 ：
void (*signal(int signum,void(* handler)(int)))(int);
或者：typedef void(*sig_t) ( int ); sig_t signal(int signum,sig_t handler);
看上去挺復雜的，其實就是涉及到了一個函數指針的問題。不管是什麽指針，它充其量就是個地址。只不過函數指針，指向一個函數而已。
具體用法：看下面一個程序signal.c
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
void my_signal(int signum)
{
static int count=0;
printf("signal =%d, %d times\n ",signum,count++);
}
int main(int argc,char **argv)
{
signal(SIGUSR1,my_signal);// 把函數名賦給函數指針即可。
while(1)
{
sleep(1000);
}
return 0;
}
arm-linux-gcc -o signal.o signal.c
將signal.o拷到根文件系統下，在後臺執行
./signal.o &
然後用ps命令查看一下，進程號。假設是833，那麽現在我們發信號：
kill -USR1 833
信號的要點：
（1）註冊一個信號處理函數；
（2）誰發；
（3）發給誰；
（4）怎麽發；
只要清楚以上4點，就可以寫出一個有信號的應用程序來。
對於驅動程序我們的目標是：
按下按鈕鍵時，驅動程序通知應用程序。也需要具備4點要素：
（1）應用程序：要註冊一個信號處理函數；
（2）誰發：驅動；
（3）發給誰：應用程序，同時應用程序要告訴驅動自己的PID；
（4）怎麽發：驅動程序肯定要調用某個函數kill_fasync;
驅動程序：
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <asm/hardware.h>
#include <linux/poll.h>
static struct class *fifthdrv_class;
static struct class_device *fifthdrv_class_dev;
volatile unsigned long *gpfcon;
volatile unsigned long *gpfdat;
volatile unsigned long *gpgcon;
volatile unsigned long *gpgdat;
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);
/* 中斷事件標誌, 中斷服務程序將它置1，fifth_drv_read將它清0 */
static volatile int ev_press = 0;
static struct fasync_struct *button_async;
struct pin_desc{
unsigned int pin;
unsigned int key_val;
};
/* 鍵值: 按下時, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 */
/* 鍵值: 松開時, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84 */
static unsigned char key_val;
struct pin_desc pins_desc[4] = {
{S3C2410_GPF0, 0x01},
{S3C2410_GPF2, 0x02},
{S3C2410_GPG3, 0x03},
{S3C2410_GPG11, 0x04},
};
/*
* 確定按鍵值
*/
static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
{
struct pin_desc * pindesc = (struct pin_desc *)dev_id;
unsigned int pinval;
pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);
if (pinval)
{
/* 松開 */
key_val = 0x80 | pindesc->key_val;
}
else
{
/* 按下 */
key_val = pindesc->key_val;
}
ev_press = 1; /* 表示中斷發生了 */
wake_up_interruptible(&button_waitq); /* 喚醒休眠的進程 */
/*發給誰，這個誰肯定是在button_async這個結構中定義的。這個結構裏面做了什麽初始化，在什麽地方做了初始化，在fifth_drv_fasync函數中，而fifth_drv_fasync又是什麽時候被調用的呢？根據file_operations這個結構體中的.fasync = fifth_drv_fasync可知，當應用程序調用fasync這個系統調用時，就會調用fifth_drv_fasync這個函數。顯然，應用程序調用fasync來設置發給誰，在應用程序肯定有所設置。*/
/*為了使設備支持異步通信機制，驅動程序中涉及以下3項工作
1、支持SETOWN命令，能在這個控制命令處理中設置filp->f_owner為對應進程ID。不過此項工作已由內核完成，驅動程序無需處理。應用程序會調用fcntl(fd,F_SETOWN,pid)，把進程的pid告訴驅動程序。然後應用程序通過函數oflags=fcntl(fd,FGETFL)還會讀出oflags；當應用程序調用fcntl(fd,FSETFL,oflags| FASYNC)時，就會調用系統的fasync這個函數。
2、支持F_SETFL命令的處理，每當FASYNC標誌改變時，驅動程序中的fasync函數得以執行。驅動中要實現fasync函數
3、在設備資源可獲得時，調用kill_fasync()函數激發相應的信號
*/
kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN);
return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}
static int fifth_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
/* 配置GPF0,2為輸入引腳 */
/* 配置GPG3,11為輸入引腳 */
request_irq(IRQ_EINT0, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S2", &pins_desc[0]);
request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S3", &pins_desc[1]);
request_irq(IRQ_EINT11, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S4", &pins_desc[2]);
request_irq(IRQ_EINT19, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S5", &pins_desc[3]);
return 0;
}
ssize_t fifth_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
if (size != 1)
return -EINVAL;
/* 如果沒有按鍵動作, 休眠 */
wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
/* 如果有按鍵動作, 返回鍵值 */
copy_to_user(buf, &key_val, 1);
ev_press = 0;
return 1;
}
int fifth_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
free_irq(IRQ_EINT0, &pins_desc[0]);
free_irq(IRQ_EINT2, &pins_desc[1]);
free_irq(IRQ_EINT11, &pins_desc[2]);
free_irq(IRQ_EINT19, &pins_desc[3]);
return 0;
}
static unsigned fifth_drv_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
unsigned int mask = 0;
poll_wait(file, &button_waitq, wait); // 不會立即休眠
if (ev_press)
mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
return mask;
}
static int fifth_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)
{
printk("driver: fifth_drv_fasync\n");
return fasync_helper (fd, filp, on, &button_async);
}
static struct file_operations sencod_drv_fops = {
.owner = THIS_MODULE, /* 這是一個宏，推向編譯模塊時自動創建的__this_module變量 */
.open = fifth_drv_open,
.read = fifth_drv_read,
.release = fifth_drv_close,
.poll = fifth_drv_poll,
.fasync = fifth_drv_fasync,
};
int major;
static int fifth_drv_init(void)
{
major = register_chrdev(0, "fifth_drv", &sencod_drv_fops);
fifthdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "fifth_drv");
fifthdrv_class_dev = class_device_create(fifthdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons"); /* /dev/buttons */
gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16);
gpfdat = gpfcon + 1;
gpgcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000060, 16);
gpgdat = gpgcon + 1;
return 0;
}
static void fifth_drv_exit(void)
{
unregister_chrdev(major, "fifth_drv");
class_device_unregister(fifthdrv_class_dev);
class_destroy(fifthdrv_class);
iounmap(gpfcon);
iounmap(gpgcon);
return 0;
}
module_init(fifth_drv_init);
module_exit(fifth_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
應用程序：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <poll.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
/* fifthdrvtest
*/
int fd;
void my_signal_fun(int signum)
{
unsigned char key_val;
read(fd, &key_val, 1);
printf("key_val: 0x%x\n", key_val);
}
int main(int argc, char **argv)
{
unsigned char key_val;
int ret;
int Oflags;
//需要明確my_signal_fun在什麽時候被調用？會在驅動程序的中斷服務中，發現有按鍵按下時，利用kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN)給應用程序發送一個信號。信號會觸發應用程序調用信號處理函數my_signal_fun
signal(SIGIO, my_signal_fun);//應用程序註冊了信號處理函數
fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);
if (fd < 0)
{
printf("can‘t open!\n");
}
fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());//告訴內核發給誰
Oflags = fcntl(fd, F_GETFL);
fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);//改變fasync標記，最終會調用驅動中的fasync函數。
while (1)
{
sleep(1000);
}
return 0;
}
字符設備驅動程序之異步通知（韋大仙）