字符设备驱动程序之异步通知

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我是靠谱客的博主如意橘子，最近开发中收集的这篇文章主要介绍字符设备驱动程序之异步通知，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

如果要实现：平时应用程序处于休眠状态，当按下按键时，驱动告诉应用程序由状态改变，需要读取按键状态了。那么就需要建立驱动和应用程序之间的通信。

应用函数中的某个函数怎么使用，需要包含哪些头文件，可以在服务器端查询，如：man signal；man getpid；man fcntl；

驱动程序代码：

#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);
/* 中断事件标志, 中断服务程序将它置1，fifth_drv_read将它清0 */
static volatile int ev_press = 0;
static struct fasync_struct *button_async;
struct pin_desc{
unsigned int pin;
unsigned int key_val;
};
/* 键值: 按下时, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 */
/* 键值: 松开时, 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},
};
/*
* 确定按键值
*/
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)
{
/* 松开 */
key_val = 0x80 | pindesc->key_val;
}
else
{
/* 按下 */
key_val = pindesc->key_val;
}
ev_press = 1;
/* 表示中断发生了 */
wake_up_interruptible(&button_waitq);
/* 唤醒休眠的进程 */
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为输入引脚 */
/* 配置GPG3,11为输入引脚 */
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;
/* 如果没有按键动作, 休眠 */
wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
/* 如果有按键动作, 返回键值 */
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); // 不会立即休眠
if (ev_press)
mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
return mask;
}
static int fifth_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)
{
printk("driver: fifth_drv_fasyncn");
return fasync_helper (fd, filp, on, &button_async);
//初始化&button_async结构体，给此结构体分配内存，此结构体包含了应用进程ID
}
static struct file_operations sencod_drv_fops = {
.owner
=
THIS_MODULE,
/* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */
.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");

和之前的程序相比，修改了两个地方：

1.添加了

fifth_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)

用于初始化&button_async结构体，给此结构体分配内存，此结构体包含了应用进程ID。

2.在中断处理函数里添加了

kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN);

用于把SIGIO信息传给应用程序。

测试程序代码：

#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)
//signal(SIGIO, my_signal_fun)的回调函数
{
unsigned char key_val;
read(fd, &key_val, 1);
printf("key_val: 0x%xn", key_val);
}
int main(int argc, char **argv)
{
unsigned char key_val;
int ret;
int Oflags;
signal(SIGIO, my_signal_fun);
//注册信号处理函数
fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);
if (fd < 0)
{
printf("can't open!n");
}
fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
//调用此函数，把应用程序PID告诉驱动
Oflags = fcntl(fd, F_GETFL);
fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);
//把flag修改一下，当执行这个函数时，会对应到.fasync
=
fifth_drv_fasync,
//从而执行static int fifth_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)，
//初始化&button_async结构体
while (1)
{
sleep(1000);
}
return 0;
}

应用程序做了一下的事情：
1.注册信号处理函数，并和回调函数对应起来。
2.打开设备。
3.调用

fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());

把应用程序ID告诉驱动。

4.执行

fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);

对应到驱动中的

static int fifth_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)

从而初始化&button_async结构体。

然后就一直陷入休眠状态。

上图中说明了编程要点，首先

1.在应用程序里调用了signal(SIGIO, my_signal_fun)，注册了信号处理函数。

2.谁发？由驱动向应用程序发。

3.发给谁？fcntl(fd, F_SETOWN, getpid()); //调用此函数，把应用程序PID告诉驱动

4.怎么发？调用kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN)函数

&button_async结构体里包含了应用程序的进程ID，让这个函数知道发给谁

SIGIO是发送的内容，这里发送一个SIGIO信号。

POLL_IN是发送的原因，POLL_IN代表由数据等待读取。

韦东山文档：

为了使设备支持异步通知机制，驱动程序中涉及以下3项工作：
1. 支持F_SETOWN命令，能在这个控制命令处理中设置filp->f_owner为对应进程ID。
不过此项工作已由内核完成，设备驱动无须处理。
2. 支持F_SETFL命令的处理，每当FASYNC标志改变时，驱动程序中的fasync()函数将得以执行。
驱动中应该实现fasync()函数。

3. 在设备资源可获得时，调用kill_fasync()函数激发相应的信号

应用程序：
fcntl(fd, F_SETOWN, getpid()); // 告诉内核，发给谁

Oflags = fcntl(fd, F_GETFL);
fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC); // 改变fasync标记，最终会调用到驱动的faync > //fasync_helper：初始化/释放fasync_struct