字符设备驱动程序之异步通知

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_fasync\n");
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%x\n", 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