Hasen的linux设备驱动开发学习之旅--异步通知

标签：linux   内核   驱动开发   linux内核   驱动   

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 * Author:hasen
 * 参考 ：《linux设备驱动开发详解》
 * 简介：android小菜鸟的linux
 * 	         设备驱动开发学习之旅
 * 主题：异步通知
 * Date:2014-11-05
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阻塞和非阻塞访问、poll()函数提供了较好地解决设备访问的机制，但是如果有了异步通知整套机制就更

异步通知的意思是：一旦设备就绪，则主动通知应用程序，这样应用程序根本就不需要查询设备状态，这

阻塞I/O意味着一直等待设备可访问后再访问，非阻塞I/O使用poll()意味着查询设备是否可访问，而异步

二、Linux异步通知编程
1、Linux信号
            使用信号进行进程间通信(IPC)是UNIX中一种传统机制，LInux也支持这种机制。在Linux中，异步通知
使用信号来实现，Linux中可用的信号及其定义如下表：

2、信号的接收
           在用户程序中，为了捕获信号，可以使用signal()函数来设置对应信号的处理函数：
           void (*signal (int signum,void(*handler))(int))(int) ;
           该函数原型较难理解，它可以分解为：
           typedef void (*sighandler_t) (int) ;
           sighandler_t signal(int signum,sighandler_t sighandler) ;
第一个参数指定信号的值，第二个参数指定针对前面信号值的处理函数，若为SIG_IGN，表示忽略该信号；
若为SIG_DFL，表示采用系统默认方式处理信号；若为用户自定义函数，信号捕捉到后，将会执行该函数。
           如果signal()调用成功，它返回最后一为信号signum绑定的处理函数handler的值，失败返回SIG_ERR。
           在进程执行时，按下“Ctrl+c”将向其发出SIGINT信号，kill正在运行的进程将向其发送SIGTERM信号。
示例：进程捕捉SIGINT和SIGTERM信号并输出信号值

void sigterm_handler(int signo)
{
    printf("Have caught sig NO.%d\n",signo) ;
    exit(0) ;
}
int main(void)
{
	signal(SIGINT,sigterm_handler) ;
	signal(SIGTERM,sigterm_handler) ;
	while(1) ;
	
	return 0 ;
}

int sigaction(int signum,const struct sigaction *act,struct sigaction oldact) ;

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#define MAX_LEN 100 ;

void input_handler(int num)
{
    char data[MAX_LEN] ;
    int len ;
    /*读取并输出STDIN_FILENO上的输入*/
    len = read(STDIN_FILENO,&data,MAX_LEN) ;
    data[len] = 0 ;
    printf("input available:%s\n,data") ;
}
main()
{
	int oflags ;
	
	/*启动信号驱动机制*/
	signal(SIGIO,input_handler) ;//input_handler为信号处理函数
	fcntl(STDIN_FILENO,F_SETOWN,getpid()) ;//设备本进程为文件拥有者
	oflags = fcntl(STDIN_FILENO,F_GETFL) ;//得到文件标志
	fcntl(STDIN_FILENO,FSETFL,oflags|FASYNC) ;//为文件添加FASYNC标志(异步通知机制)
	/*最后进入一个死循环，仅为保持进程不终止，如果程序中没有这个死循环会立即执行完毕*/
	while(1) ;
}

结构体：fasync_struct 
方法：
 	(1)处理FASYNC标志变更的
 		int fasync_helper(int fd,struct file *flip,int mode,struct fasync_struct **fa);
 	(2)释放信号用的函数
		void kill_fasync(struct fasync_struct **fa ,int sig,int band);
           和其他的设备驱动一样，将fasync_struct结构体指针放在设备结构体中最合适。

struct xxx_dev{
    struct cdev cdev ;/*cdev结构体*/
    ...
    struct fasync_struct *fasync_queue ;/*异步结构体指针*/
}

static int xxx_fasync()
{
    struct xxx_dev *dev = filp->private_data;
    return fasync_helper(fd,filp,mode,&dev->async_queue) ;
}

static ssize_t xxx_write(struct file *filp,const char __user buf,
		size_t count,loff_t *f_pos)
{
    struct xxx_dev *dev = filp->private_data ;
    ...
    /*产生异步读信号*/
    if(dev->async_queue)
    	kill_fasync(&dev->async_queue,SIGIO,POLL_IN) ;
    ...
}

static ssize_t xxx_release(struct inode *inode,struct file filp)
{
   struct xxx_dev *dev = filp->private_data ;
   ...
   /*产生异步读信号*/
   if(dev->async_queue)
	kill_fasync(&dev->async_queue,SIGIO,POLL_IN) ;
   ...
}

在globalfifo驱动中增加异步通知

int GLOBALFIFO_SIZE = 100 ;

/*增加异步通知后的globalfifo设备结构体*/
struct globalfifo_dev {
	struct cdev cdev ;/*cdev结构体*/
	unsigned int current_len ;/*fifo有效数据长度*/
	unsigned char mem[GLOBALFIFO_SIZE];/*全局内存*/
	struct semaphore sem ;/*并发控制用的信号量*/
	wait_queue_head_t r_wait ;/*阻塞读用的等待队列头*/
	wait_queue_head_t w_wait ;/*阻塞写用的等待队列头*/
	struct fasync_struct *async_queue ;/*异步结构体指针*/	
} ;

/*支持异步通知的globalfifo设备驱动的fasync()函数*/
static int globalfifo_fasync(int fd,struct file *flip,int mode)
{
	struct globalfifo_dev *dev = flip->private_data ;
	return fasync_helper(fd,flip,mode,&dev->async_queue) ;
}

/*支持异步通知的globalfifo设备驱动写函数*/
static ssize_t globalfifo_write(struct file *filp,const char __user *buf,
	size_t count,loff_t *ppos)
{
	struct globalfifo_dev *dev = filp->private_data ;/*获得设备结构体指针*/
	int ret ;
	DECLARE_WAITQUEUE(wait,current) ;/*定义等待队列*/
	down(&dev->sem) ;/*获取信号量*/
	add_wait_queue(&dev->w_wait,&wait) ;/*进入写等待队列头*/
	/*等待fifo非满*/
	if(dev->current_len == GLOBALFIFO_SIZE) {
		if(filp->f_flag & O_NONBLOCK ){/*如果是非阻塞访问*/
			ret = -EAGAIN ;
			goto out ;
		}
		__set_current_state(TASK_INTERRPTIBLE) ;/*改变进程状态为睡眠*/
		up(&dev->sem) ;
		
		schedule() ;/*调度其他进程执行*/
		if(signal_pending(current)){ /*如果是因为信号唤醒*/
			ret = -ERESTARTSYS ;
			goto out2 ;
		}
		down(&dev->sem) ;/*获取信号量*/
	}
	
	/*从用户空间拷贝到内核空间*/
	if(count >GLOBALFIFO_SIZE - dev->current_len)
		count = GLOBALFIFO_SIZE - dev->current_len ;
	if(copy_from_user(dev->mem + dev->current_len , buf ,count)){
		ret = -EFAULT ;
		goto out ;
	}else{
		dev->current_len += count ;
		printk(KERN_INFO "writeen %d bytes(s),current_len:%d\n",count,dev->current_len) ;
		wake_up_interruptible(&dev->r_wait) ;/*唤醒读等待队列*/
		/*产生异步读信号*/
		if(dev->async_queue)
			/*释放信号，可写时为POLL_OUT,可读时为POLL_IN*/
			kill_fasync(&dev->async_queue,SIGIO,POLL_IN) ;
		ret = count ;
	}
	out: up(&dev->sem) ;/*释放信号量*/
	out2 :remove_wait_queue(&dev->w_wait,&wait) ;
	set_current_state(TASK_RUNNING) ;
	return ret ;
}

/*增加异步通知的globalfifo设备驱动release()函数*/
int globalfifo_release(struct inode *inode ,struct file *filp ) 
{
	/*将文件从异步通知列表中删除*/
	globalfifo_fasync(-1,filp,0) ;
	return 0 ;
}

#include <xxx.h>

void input_handler(int signum)
{
	printf("receive a signal from globalfifo,signum:%d\n",signum) ;
}

void main()
{
	int fd  , oflags ;
	fd = open("/dev/globalfifo",O_RDWR ,S_IRUSR|S_IWUSR) ;
	if(fd != -1){
		/*启动信号驱动机制*/
		signal(SIGIO,input_handler);/*让input_handler处理SIGIO信号*/
		fcntl(fd,F_SETOWN,getpid()) ;/*设置当前进程为文件所有者*/
		oflags = fcntl(fd,F_GETFL) ; /*得到文件的所有标志*/
		fcntl(fd.F_SETFL,oflags | FASYNC) ;/*给文件加上FASYNC标志，使支持异步通知模式*/
		while(1){
			sleep(100) ;
		}
	}else{
		printf("open driver failure\n") ;
	}
}

Hasen的linux设备驱动开发学习之旅--异步通知

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原文地址：http://blog.csdn.net/android_hasen/article/details/40977779