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  • 第5课.异步通知

    1.按键的4种控制方式对比

    1.查询     :耗资源            |
    2.中断     :没有超时机制       |        APP---->驱动
    3.poll    :加入了超时机制      |
    4.异步通知 :按键发生后去通知app          驱动--->APP
    

    异步通知的注意事项

    1.不是所有的设备都支持异步通知。应用程序通常假设只有套接字和终端才有异步通知能力。
    2.当进程收到SIGIO信号时,它并不知道是哪个输入文件有了新的输入。如果有多于一个文件可以异步通知输入的进程,则应用程序仍然必须借助于poll或select来确定输入的来源。
    

    2.异步通知开发流程

    1.应用程序注册信号处理函数

    signal(SIGIO, my_signal_fun);
    

    2.驱动程序发信号

    void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band)
    

    3.信号被发给应用程序,应用程序需要告诉驱动pid

    fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());  // 告诉内核pid,让内核知道应该通知那个进程
        解析:当fcntl系统调用执行F_SETOWN命令时,属主进程的进程ID号就被保存在filp->f_owner中
    
    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
        解析:
            为了真正启动异步通知机制,用户还必须在设备中设置FASYNC标志,这通过fcntl的F_SETFL命令完成的。
    
    当执行完这两个步骤之后,输入文件就可以在新数据到达时请求发送一个SIGIO信号。该信号被发送到存放filp->owner中的进程(如果是负数就是进程组)
    

    3.fasync_helper和kill_fasync

    int fasync_helper(int fd, struct file * filp, int on, struct fasync_struct **fapp)
    和处理等待队列的方法类似,我们需要把一个该类型的指针插入设备特定的数据结构中去。调用fasync_helper以便从相关的进程列表中增加或删除文件。 
    
    void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band)
    使用kill_fasync通知所有的相关进程也针对。它的参数包括要发送的信号(通常是SIGIO)和带宽(band),后者机会总是POLL_IN(它等价于POLLIN | POLLRDNORM)
    当某些设备也针对设备可写入而实现了异步通知。在这种情况下,kill_fasync以POLL_OUT为模式调用。
    

    4.代码解析

    Makefile

    KERN_DIR = /work/system/linux-2.6.22.6
    
    all:
    	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 
    
    clean:
    	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
    	rm -rf modules.order
    
    obj-m	+= fifth_drv.o
    

    fifth_drv.c

    #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_fasync
    ");
    	return fasync_helper (fd, filp, on, &button_async);
    }
    
    
    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");
    

    fifthdrvtest.c

    #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
    ", key_val);
    }
    
    int main(int argc, char **argv)
    {
    	unsigned char key_val;
    	int ret;
    	int Oflags;
    
    	signal(SIGIO, my_signal_fun);
    	
    	fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);
    	if (fd < 0)
    	{
    		printf("can't open!
    ");
    	}
    
    	fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
    	
    	Oflags = fcntl(fd, F_GETFL); 
    	
    	fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);
    
    
    	while (1)
    	{
    		sleep(1000);
    	}
    	
    	return 0;
    }
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