目錄

• 異步通知
• • 異步通知簡(jiǎn)介
  • 驅(qū)動(dòng)中的信號(hào)處理
  • 應(yīng)用程序?qū)Ξ惒酵ㄖ奶幚?/li>
• 硬件原理圖分析
• 實(shí)驗(yàn)程序編寫
• • 修改設(shè)備樹文件
  • 程序編寫
  • 編寫測(cè)試APP
• 運(yùn)行測(cè)試
• • 編譯驅(qū)動(dòng)程序和測(cè)試APP
  • 運(yùn)行測(cè)試

在前面使用阻塞或者非阻塞的方式來讀取驅(qū)動(dòng)中按鍵值都是應(yīng)用程序主動(dòng)讀取的，對(duì)于非阻塞方式來說還需要應(yīng)用程序通過poll 函數(shù)不斷的輪詢。最好的方式就是驅(qū)動(dòng)程序能主動(dòng)向應(yīng)用程序發(fā)出通知，報(bào)告自己可以訪問，然后應(yīng)用程序在從驅(qū)動(dòng)程序中讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，類似于我們?cè)诼銠C(jī)例程中講解的中斷。Linux 提供了異步通知這個(gè)機(jī)制來完成此功能，本章我們就來學(xué)習(xí)一下異步通知以及如何在驅(qū)動(dòng)中添加異步通知相關(guān)處理代碼。

異步通知

異步通知簡(jiǎn)介

我們首先來回顧一下“中斷”，中斷是處理器提供的一種異步機(jī)制，我們配置好中斷以后就可以讓處理器去處理其他的事情了，當(dāng)中斷發(fā)生以后會(huì)觸發(fā)我們事先設(shè)置好的中斷服務(wù)函數(shù)，在中斷服務(wù)函數(shù)中做具體的處理。比如我們?cè)诼銠C(jī)篇里面編寫的GPIO 按鍵中斷實(shí)驗(yàn)，我們通過按鍵去開關(guān)蜂鳴器，采用中斷以后處理器就不需要時(shí)刻的去查看按鍵有沒有被按下，因?yàn)榘存I按下以后會(huì)自動(dòng)觸發(fā)中斷。

Linux 應(yīng)用程序可以通過阻塞或者非阻塞這兩種方式來訪問驅(qū)動(dòng)設(shè)備；

• 通過阻塞方式訪問的話應(yīng)用程序會(huì)處于休眠態(tài)(掛起)，等待驅(qū)動(dòng)設(shè)備可以使用
• 非阻塞方式的話會(huì)通過poll 函數(shù)來不斷的輪詢，查看驅(qū)動(dòng)設(shè)備文件是否可以使用。

這兩種方式都需要應(yīng)用程序主動(dòng)的去查詢?cè)O(shè)備的使用情況，如果能提供一種類似中斷的機(jī)制，當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序可以訪問的時(shí)候主動(dòng)告訴應(yīng)用程序那就最好了，“信號(hào)”為此應(yīng)運(yùn)而生。

信號(hào)(異步通知)：類似于我們硬件上使用的“中斷”，只不過信號(hào)是軟件層次上的。算是在軟件層次上對(duì)中斷的一種模擬，驅(qū)動(dòng)可以通過主動(dòng)向應(yīng)用程序發(fā)送信號(hào)的方式來報(bào)告自己可以訪問了，應(yīng)用程序獲取到信號(hào)以后就可以從驅(qū)動(dòng)設(shè)備中讀取或者寫入數(shù)據(jù)了。整個(gè)過程就相當(dāng)于應(yīng)用程序收到了驅(qū)動(dòng)發(fā)送過來了的一個(gè)中斷，然后應(yīng)用程序去響應(yīng)這個(gè)中斷，在整個(gè)處理過程中應(yīng)用程序并沒有去查詢驅(qū)動(dòng)設(shè)備是否可以訪問，一切都是由驅(qū)動(dòng)設(shè)備自己告訴給應(yīng)用程序的。

阻塞、非阻塞、異步通知，這三種是針對(duì)不同的場(chǎng)合提出來的不同的解決方法，沒有優(yōu)劣之分，在實(shí)際的工作和學(xué)習(xí)中，根據(jù)自己的實(shí)際需求選擇合適的處理方法即可。

異步通知的核心就是信號(hào)，在arch/xtensa/include/uapi/asm/signal.h 文件中定義了Linux 所支持的所有信號(hào)，這些信號(hào)如下所示：

34 #define SIGHUP 1 /* 終端掛起或控制進(jìn)程終止*/ 35 #define SIGINT 2 /* 終端中斷(Ctrl+C組合鍵) */ 36 #define SIGQUIT 3 /* 終端退出(Ctrl+\組合鍵) */ 37 #define SIGILL 4 /* 非法指令*/ 38 #define SIGTRAP 5 /* debug使用，有斷點(diǎn)指令產(chǎn)生*/ 39 #define SIGABRT 6 /* 由abort(3)發(fā)出的退出指令*/ 40 #define SIGIOT 6 /* IOT指令*/ 41 #define SIGBUS 7 /* 總線錯(cuò)誤*/ 42 #define SIGFPE 8 /* 浮點(diǎn)運(yùn)算錯(cuò)誤*/ 43 #define SIGKILL 9 /* 殺死、終止進(jìn)程*/ 44 #define SIGUSR1 10 /* 用戶自定義信號(hào)1 */ 45 #define SIGSEGV 11 /* 段違例(無效的內(nèi)存段) */ 46 #define SIGUSR2 12 /* 用戶自定義信號(hào)2 */ 47 #define SIGPIPE 13 /* 向非讀管道寫入數(shù)據(jù)*/ 48 #define SIGALRM 14 /* 鬧鐘*/ 49 #define SIGTERM 15 /* 軟件終止*/ 50 #define SIGSTKFLT 16 /* 棧異常*/ 51 #define SIGCHLD 17 /* 子進(jìn)程結(jié)束*/ 52 #define SIGCONT 18 /* 進(jìn)程繼續(xù)*/ 53 #define SIGSTOP 19 /* 停止進(jìn)程的執(zhí)行，只是暫停*/

在示例代碼53.1.1.1 中的這些信號(hào)中，除了SIGKILL(9)和SIGSTOP(19)這兩個(gè)信號(hào)不能被忽略外，其他的信號(hào)都可以忽略。這些信號(hào)就相當(dāng)于中斷號(hào)，不同的中斷號(hào)代表了不同的中斷，不同的中斷所做的處理不同，因此，驅(qū)動(dòng)程序可以通過向應(yīng)用程序發(fā)送不同的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)不同的功能。

我們使用中斷的時(shí)候需要設(shè)置中斷處理函數(shù)，同樣的，如果要在應(yīng)用程序中使用信號(hào)，那么就必須設(shè)置信號(hào)所使用的信號(hào)處理函數(shù)，在應(yīng)用程序中使用signal 函數(shù)來設(shè)置指定信號(hào)的處理函數(shù)，signal 函數(shù)原型如下所示：

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler)

函數(shù)參數(shù)和返回值含義如下：
signum：要設(shè)置處理函數(shù)的信號(hào)。
handler：信號(hào)的處理函數(shù)。
返回值：設(shè)置成功的話返回信號(hào)的前一個(gè)處理函數(shù)，設(shè)置失敗的話返回SIG_ERR。
信號(hào)處理函數(shù)原型如下所示：

typedef void (*sighandler_t)(int)

我們前面講解的使用“kill -9 PID”殺死指定進(jìn)程的方法就是向指定的進(jìn)程(PID)發(fā)送SIGKILL 這個(gè)信號(hào)。當(dāng)按下鍵盤上的CTRL+C 組合鍵以后會(huì)向當(dāng)前正在占用終端的應(yīng)用程序發(fā)出SIGINT 信號(hào)，SIGINT 信號(hào)默認(rèn)的動(dòng)作是關(guān)閉當(dāng)前應(yīng)用程序。這里我們修改一下SIGINT 信號(hào)的默認(rèn)處理函數(shù)，當(dāng)按下CTRL+C 組合鍵以后先在終端上打印出“SIGINT signal！”這行字符串，然后再關(guān)閉當(dāng)前應(yīng)用程序。新建signaltest.c 文件，然后輸入如下所示內(nèi)容：

1 #include "stdlib.h" 2 #include "stdio.h" 3 #include "signal.h" 4 5 void sigint_handler(int num) 6 { 7 printf("\r\nSIGINT signal!\r\n"); 8 exit(0);

在示例代碼53.1.1.2 中我們?cè)O(shè)置SIGINT 信號(hào)的處理函數(shù)為sigint_handler，當(dāng)按下CTRL+C向signaltest 發(fā)送SIGINT 信號(hào)以后sigint_handler 函數(shù)就會(huì)執(zhí)行，此函數(shù)先輸出一行“SIGINT signal!”字符串，然后調(diào)用exit 函數(shù)關(guān)閉signaltest 應(yīng)用程序。
使用如下命令編譯signaltest.c：

gcc signaltest.c -o signaltest

然后輸入“./signaltest”命令打開signaltest 這個(gè)應(yīng)用程序，然后按下鍵盤上的CTRL+C 組合鍵，結(jié)果如圖53.1.1.1 所示：

從圖53.1.1.1 可以看出，當(dāng)按下CTRL+C 組合鍵以后sigint_handler 這個(gè)SIGINT 信號(hào)處理函數(shù)執(zhí)行了，并且輸出了“SIGINT signal！”這行字符串。

驅(qū)動(dòng)中的信號(hào)處理

1、fasync_struct 結(jié)構(gòu)體

首先我們需要在驅(qū)動(dòng)程序中定義一個(gè)fasync_struct 結(jié)構(gòu)體指針變量，fasync_struct 結(jié)構(gòu)體內(nèi)容如下：

struct fasync_struct { spinlock_t fa_lock; int magic; int fa_fd; struct fasync_struct *fa_next; struct file *fa_file; struct rcu_head fa_rcu; };

一般將fasync_struct 結(jié)構(gòu)體指針變量定義到設(shè)備結(jié)構(gòu)體中，比如在上一章節(jié)的imx6uirq_dev結(jié)構(gòu)體中添加一個(gè)fasync_struct 結(jié)構(gòu)體指針變量，結(jié)果如下所示：

1 struct imx6uirq_dev { 2 struct device *dev; 3 struct class *cls; 4 struct cdev cdev; ...... 14 struct fasync_struct *async_queue; /* 異步相關(guān)結(jié)構(gòu)體*/ 15 };

第14 行就是在imx6uirq_dev 中添加了一個(gè)fasync_struct 結(jié)構(gòu)體指針變量。

2、fasync 函數(shù)
如果要使用異步通知，需要在設(shè)備驅(qū)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)file_operations 操作集中的fasync 函數(shù)，此函數(shù)格式如下所示：

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

fasync 函數(shù)里面一般通過調(diào)用fasync_helper 函數(shù)來初始化前面定義的fasync_struct 結(jié)構(gòu)體指針，fasync_helper 函數(shù)原型如下：

int fasync_helper(int fd, struct file * filp, int on, struct fasync_struct **fapp)

fasync_helper 函數(shù)的前三個(gè)參數(shù)就是fasync 函數(shù)的那三個(gè)參數(shù)，第四個(gè)參數(shù)就是要初始化的fasync_struct 結(jié)構(gòu)體指針變量。當(dāng)應(yīng)用程序通過“fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC)”改變fasync 標(biāo)記的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)程序file_operations 操作集中的fasync 函數(shù)就會(huì)執(zhí)行。

驅(qū)動(dòng)程序中的fasync 函數(shù)參考示例如下：

1 struct xxx_dev { 2 ...... 3 struct fasync_struct *async_queue; /* 異步相關(guān)結(jié)構(gòu)體*/ 4 }; 5 6 static int xxx_fasync(int fd, struct file *filp, int on) 7 { 8 struct xxx_dev *dev = (xxx_dev)filp->private_data; 9 10 if (fasync_helper(fd, filp, on, &dev->async_queue) < 0) 11 return -EIO; 12 return 0; 13 } 14 15 static struct file_operations xxx_ops = { 16 ...... 17 .fasync = xxx_fasync, 18 ...... 19 };

在關(guān)閉驅(qū)動(dòng)文件的時(shí)候需要在file_operations 操作集中的release 函數(shù)中釋放fasync_struct，fasync_struct 的釋放函數(shù)同樣為fasync_helper，release 函數(shù)參數(shù)參考實(shí)例如下：

1 static int xxx_release(struct inode *inode, struct file *filp) 2 { 3 return xxx_fasync(-1, filp, 0); /* 刪除異步通知*/ 4 } 5 6 static struct file_operations xxx_ops = { 7 ...... 8 .release = xxx_release, 9 };

第3 行通過調(diào)用示例代碼53.1.2.3 中的xxx_fasync 函數(shù)來完成fasync_struct 的釋放工作，但是，其最終還是通過fasync_helper 函數(shù)完成釋放工作。

1、kill_fasync 函數(shù)
當(dāng)設(shè)備可以訪問的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)程序需要向應(yīng)用程序發(fā)出信號(hào)，相當(dāng)于產(chǎn)生“中斷”。kill_fasync函數(shù)負(fù)責(zé)發(fā)送指定的信號(hào)，kill_fasync 函數(shù)原型如下所示：

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

函數(shù)參數(shù)和返回值含義如下：
fp：要操作的fasync_struct。
sig：要發(fā)送的信號(hào)。
band：可讀時(shí)設(shè)置為POLL_IN，可寫時(shí)設(shè)置為POLL_OUT。
返回值：無。

應(yīng)用程序?qū)Ξ惒酵ㄖ奶幚?/h2>

應(yīng)用程序?qū)Ξ惒酵ㄖ奶幚戆ㄒ韵氯?#xff1a;
1、注冊(cè)信號(hào)處理函數(shù)
應(yīng)用程序根據(jù)驅(qū)動(dòng)程序所使用的信號(hào)來設(shè)置信號(hào)的處理函數(shù)，應(yīng)用程序使用signal 函數(shù)來設(shè)置信號(hào)的處理函數(shù)。前面已經(jīng)詳細(xì)的講過了，這里就不細(xì)講了。
2、將本應(yīng)用程序的進(jìn)程號(hào)告訴給內(nèi)核
使用fcntl(fd, F_SETOWN, getpid())將本應(yīng)用程序的進(jìn)程號(hào)告訴給內(nèi)核。
3、開啟異步通知
使用如下兩行程序開啟異步通知：

flags = fcntl(fd, F_GETFL); /* 獲取當(dāng)前的進(jìn)程狀態(tài)*/ fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC); /* 開啟當(dāng)前進(jìn)程異步通知功能*/

重點(diǎn)就是通過fcntl 函數(shù)設(shè)置進(jìn)程狀態(tài)為FASYNC，經(jīng)過這一步，驅(qū)動(dòng)程序中的fasync 函數(shù)就會(huì)執(zhí)行。

硬件原理圖分析

本章實(shí)驗(yàn)硬件原理圖參考15.2 小節(jié)即可。

實(shí)驗(yàn)程序編寫

本實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的例程路徑為：開發(fā)板光盤-> 2、Linux 驅(qū)動(dòng)例程-> 16_asyncnoti。
本章實(shí)驗(yàn)我們?cè)谏弦徽聦?shí)驗(yàn)“15_noblockio”的基礎(chǔ)上完成，在其中加入異步通知相關(guān)內(nèi)容即可，當(dāng)按鍵按下以后驅(qū)動(dòng)程序向應(yīng)用程序發(fā)送SIGIO 信號(hào)，應(yīng)用程序獲取到SIGIO 信號(hào)以后讀取并且打印出按鍵值。

修改設(shè)備樹文件

因?yàn)槭窃趯?shí)驗(yàn)“15_noblockio”的基礎(chǔ)上完成的，因此不需要修改設(shè)備樹。

程序編寫

新建名為“16_asyncnoti”的文件夾，然后在16_asyncnoti 文件夾里面創(chuàng)建vscode 工程，工作區(qū)命名為“asyncnoti”。將“15_noblockio”實(shí)驗(yàn)中的noblockio.c 復(fù)制到16_asyncnoti 文件夾中，并重命名為asyncnoti.c。接下來我們就修改asyncnoti.c 這個(gè)文件，在其中添加異步通知關(guān)的代碼，完成以后的asyncnoti.c 內(nèi)容如下所示(因?yàn)槭窃谏弦徽聦?shí)驗(yàn)的noblockio.c 文件的基礎(chǔ)
上修改的，因?yàn)榱藴p少篇幅，下面的代碼有省略)：

#include <linux/types.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/delay.h> #include <linux/ide.h> #include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/gpio.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/device.h> #include <linux/of.h> #include <linux/of_address.h> #include <linux/of_gpio.h> #include <linux/semaphore.h> #include <linux/timer.h> #include <linux/of_irq.h> #include <linux/irq.h> #include <linux/fcntl.h> #include <linux/wait.h> #include <linux/poll.h> #include <asm/mach/map.h> #include <asm/uaccess.h> #include <asm/io.h> /*************************************************************** Copyright ? ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved. 文件名 : asyncnoti.c 作者 : 左忠凱 版本 : V1.0 描述 : 非阻塞IO訪問 其他 : 無 論壇 : www.openedv.com 日志 : 初版V1.0 2019/8/13 左忠凱創(chuàng)建 ***************************************************************/ #define IMX6UIRQ_CNT 1 /* 設(shè)備號(hào)個(gè)數(shù) */ #define IMX6UIRQ_NAME "asyncnoti" /* 名字 */ #define KEY0VALUE 0X01 /* KEY0按鍵值 */ #define INVAKEY 0XFF /* 無效的按鍵值 */ #define KEY_NUM 1 /* 按鍵數(shù)量 *//* 中斷IO描述結(jié)構(gòu)體 */ struct irq_keydesc {int gpio; /* gpio */int irqnum; /* 中斷號(hào) */unsigned char value; /* 按鍵對(duì)應(yīng)的鍵值 */char name[10]; /* 名字 */irqreturn_t (*handler)(int, void *); /* 中斷服務(wù)函數(shù) */ };/* imx6uirq設(shè)備結(jié)構(gòu)體 */ struct imx6uirq_dev{dev_t devid; /* 設(shè)備號(hào) */ struct cdev cdev; /* cdev */ struct class *class; /* 類 */struct device *device; /* 設(shè)備 */int major; /* 主設(shè)備號(hào) */int minor; /* 次設(shè)備號(hào) */struct device_node *nd; /* 設(shè)備節(jié)點(diǎn) */ atomic_t keyvalue; /* 有效的按鍵鍵值 */atomic_t releasekey; /* 標(biāo)記是否完成一次完成的按鍵，包括按下和釋放 */struct timer_list timer;/* 定義一個(gè)定時(shí)器*/struct irq_keydesc irqkeydesc[KEY_NUM]; /* 按鍵init述數(shù)組 */unsigned char curkeynum; /* 當(dāng)前init按鍵號(hào) */wait_queue_head_t r_wait; /* 讀等待隊(duì)列頭 */struct fasync_struct *async_queue; /* 異步相關(guān)結(jié)構(gòu)體 */ };struct imx6uirq_dev imx6uirq; /* irq設(shè)備 *//* @description : 中斷服務(wù)函數(shù)，開啟定時(shí)器 * 定時(shí)器用于按鍵消抖。* @param - irq : 中斷號(hào) * @param - dev_id : 設(shè)備結(jié)構(gòu)。* @return : 中斷執(zhí)行結(jié)果*/ static irqreturn_t key0_handler(int irq, void *dev_id) {struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev*)dev_id;dev->curkeynum = 0;dev->timer.data = (volatile long)dev_id;mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(10)); /* 10ms定時(shí) */return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED); }/* @description : 定時(shí)器服務(wù)函數(shù)，用于按鍵消抖，定時(shí)器到了以后* 再次讀取按鍵值，如果按鍵還是處于按下狀態(tài)就表示按鍵有效。* @param - arg : 設(shè)備結(jié)構(gòu)變量* @return : 無*/ void timer_function(unsigned long arg) {unsigned char value;unsigned char num;struct irq_keydesc *keydesc;struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)arg;num = dev->curkeynum;keydesc = &dev->irqkeydesc[num];value = gpio_get_value(keydesc->gpio); /* 讀取IO值 */if(value == 0){ /* 按下按鍵 */atomic_set(&dev->keyvalue, keydesc->value);}else{ /* 按鍵松開 */atomic_set(&dev->keyvalue, 0x80 | keydesc->value);atomic_set(&dev->releasekey, 1); /* 標(biāo)記松開按鍵，即完成一次完整的按鍵過程 */} if(atomic_read(&dev->releasekey)) { /* 一次完整的按鍵過程 */if(dev->async_queue)kill_fasync(&dev->async_queue, SIGIO, POLL_IN); /* 釋放SIGIO信號(hào) */}#if 0/* 喚醒進(jìn)程 */if(atomic_read(&dev->releasekey)) { /* 完成一次按鍵過程 *//* wake_up(&dev->r_wait); */wake_up_interruptible(&dev->r_wait);} #endif }/** @description : 按鍵IO初始化* @param : 無* @return : 無*/ static int keyio_init(void) {unsigned char i = 0;char name[10];int ret = 0;imx6uirq.nd = of_find_node_by_path("/key");if (imx6uirq.nd== NULL){printk("key node not find!\r\n");return -EINVAL;} /* 提取GPIO */for (i = 0; i < KEY_NUM; i++) {imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio = of_get_named_gpio(imx6uirq.nd ,"key-gpio", i);if (imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio < 0) {printk("can't get key%d\r\n", i);}}/* 初始化key所使用的IO，并且設(shè)置成中斷模式 */for (i = 0; i < KEY_NUM; i++) {memset(imx6uirq.irqkeydesc[i].name, 0, sizeof(name)); /* 緩沖區(qū)清零 */sprintf(imx6uirq.irqkeydesc[i].name, "KEY%d", i); /* 組合名字 */gpio_request(imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio, name);gpio_direction_input(imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio); imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum = irq_of_parse_and_map(imx6uirq.nd, i); #if 0imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum = gpio_to_irq(imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio); #endif}/* 申請(qǐng)中斷 */imx6uirq.irqkeydesc[0].handler = key0_handler;imx6uirq.irqkeydesc[0].value = KEY0VALUE;for (i = 0; i < KEY_NUM; i++) {ret = request_irq(imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum, imx6uirq.irqkeydesc[i].handler, IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING, imx6uirq.irqkeydesc[i].name, &imx6uirq);if(ret < 0){printk("irq %d request failed!\r\n", imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum);return -EFAULT;}}/* 創(chuàng)建定時(shí)器 */init_timer(&imx6uirq.timer);imx6uirq.timer.function = timer_function;/* 初始化等待隊(duì)列頭 */init_waitqueue_head(&imx6uirq.r_wait);return 0; }/** @description : 打開設(shè)備* @param - inode : 傳遞給驅(qū)動(dòng)的inode* @param - filp : 設(shè)備文件，file結(jié)構(gòu)體有個(gè)叫做private_data的成員變量* 一般在open的時(shí)候?qū)rivate_data指向設(shè)備結(jié)構(gòu)體。* @return : 0 成功;其他 失敗*/ static int imx6uirq_open(struct inode *inode, struct file *filp) {filp->private_data = &imx6uirq; /* 設(shè)置私有數(shù)據(jù) */return 0; }/** @description : 從設(shè)備讀取數(shù)據(jù) * @param - filp : 要打開的設(shè)備文件(文件描述符)* @param - buf : 返回給用戶空間的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)* @param - cnt : 要讀取的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度* @param - offt : 相對(duì)于文件首地址的偏移* @return : 讀取的字節(jié)數(shù)，如果為負(fù)值，表示讀取失敗*/ static ssize_t imx6uirq_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt) {int ret = 0;unsigned char keyvalue = 0;unsigned char releasekey = 0;struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)filp->private_data;if (filp->f_flags & O_NONBLOCK) { /* 非阻塞訪問 */if(atomic_read(&dev->releasekey) == 0) /* 沒有按鍵按下，返回-EAGAIN */return -EAGAIN;} else { /* 阻塞訪問 *//* 加入等待隊(duì)列，等待被喚醒,也就是有按鍵按下 */ret = wait_event_interruptible(dev->r_wait, atomic_read(&dev->releasekey)); if (ret) {goto wait_error;}}keyvalue = atomic_read(&dev->keyvalue);releasekey = atomic_read(&dev->releasekey);if (releasekey) { /* 有按鍵按下 */ if (keyvalue & 0x80) {keyvalue &= ~0x80;ret = copy_to_user(buf, &keyvalue, sizeof(keyvalue));} else {goto data_error;}atomic_set(&dev->releasekey, 0);/* 按下標(biāo)志清零 */} else {goto data_error;}return 0;wait_error:return ret; data_error:return -EINVAL; }/** @description : poll函數(shù)，用于處理非阻塞訪問* @param - filp : 要打開的設(shè)備文件(文件描述符)* @param - wait : 等待列表(poll_table)* @return : 設(shè)備或者資源狀態(tài)，*/ unsigned int imx6uirq_poll(struct file *filp, struct poll_table_struct *wait) {unsigned int mask = 0;struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)filp->private_data;poll_wait(filp, &dev->r_wait, wait); /* 將等待隊(duì)列頭添加到poll_table中 */if(atomic_read(&dev->releasekey)) { /* 按鍵按下 */mask = POLLIN | POLLRDNORM; /* 返回PLLIN */}return mask; }/** @description : fasync函數(shù)，用于處理異步通知* @param - fd : 文件描述符* @param - filp : 要打開的設(shè)備文件(文件描述符)* @param - on : 模式* @return : 負(fù)數(shù)表示函數(shù)執(zhí)行失敗*/ static int imx6uirq_fasync(int fd, struct file *filp, int on) {struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)filp->private_data;return fasync_helper(fd, filp, on, &dev->async_queue); }/** @description : release函數(shù)，應(yīng)用程序調(diào)用close關(guān)閉驅(qū)動(dòng)文件的時(shí)候會(huì)執(zhí)行* @param - inode : inode節(jié)點(diǎn)* @param - filp : 要打開的設(shè)備文件(文件描述符)* @return : 負(fù)數(shù)表示函數(shù)執(zhí)行失敗*/ static int imx6uirq_release(struct inode *inode, struct file *filp) {return imx6uirq_fasync(-1, filp, 0); }/* 設(shè)備操作函數(shù) */ static struct file_operations imx6uirq_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = imx6uirq_open,.read = imx6uirq_read,.poll = imx6uirq_poll,.fasync = imx6uirq_fasync,.release = imx6uirq_release, };/** @description : 驅(qū)動(dòng)入口函數(shù)* @param : 無* @return : 無*/ static int __init imx6uirq_init(void) {/* 1、構(gòu)建設(shè)備號(hào) */if (imx6uirq.major) {imx6uirq.devid = MKDEV(imx6uirq.major, 0);register_chrdev_region(imx6uirq.devid, IMX6UIRQ_CNT, IMX6UIRQ_NAME);} else {alloc_chrdev_region(&imx6uirq.devid, 0, IMX6UIRQ_CNT, IMX6UIRQ_NAME);imx6uirq.major = MAJOR(imx6uirq.devid);imx6uirq.minor = MINOR(imx6uirq.devid);}/* 2、注冊(cè)字符設(shè)備 */cdev_init(&imx6uirq.cdev, &imx6uirq_fops);cdev_add(&imx6uirq.cdev, imx6uirq.devid, IMX6UIRQ_CNT);/* 3、創(chuàng)建類 */imx6uirq.class = class_create(THIS_MODULE, IMX6UIRQ_NAME);if (IS_ERR(imx6uirq.class)) { return PTR_ERR(imx6uirq.class);}/* 4、創(chuàng)建設(shè)備 */imx6uirq.device = device_create(imx6uirq.class, NULL, imx6uirq.devid, NULL, IMX6UIRQ_NAME);if (IS_ERR(imx6uirq.device)) {return PTR_ERR(imx6uirq.device);}/* 5、始化按鍵 */atomic_set(&imx6uirq.keyvalue, INVAKEY);atomic_set(&imx6uirq.releasekey, 0);keyio_init();return 0; }/** @description : 驅(qū)動(dòng)出口函數(shù)* @param : 無* @return : 無*/ static void __exit imx6uirq_exit(void) {unsigned i = 0;/* 刪除定時(shí)器 */del_timer_sync(&imx6uirq.timer); /* 刪除定時(shí)器 *//* 釋放中斷 */ for (i = 0; i < KEY_NUM; i++) {free_irq(imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum, &imx6uirq);}cdev_del(&imx6uirq.cdev);unregister_chrdev_region(imx6uirq.devid, IMX6UIRQ_CNT);device_destroy(imx6uirq.class, imx6uirq.devid);class_destroy(imx6uirq.class); } module_init(imx6uirq_init); module_exit(imx6uirq_exit); MODULE_LICENSE("GPL");

第20 行，添加fcntl.h 頭文件，因?yàn)橐玫较嚓P(guān)的API 函數(shù)。
第64 行，在設(shè)備結(jié)構(gòu)體imx6uirq_dev 中添加fasync_struct 指針變量。
第109~112 行，如果是一次完整的按鍵過程，那么就通過kill_fasync 函數(shù)發(fā)送SIGIO 信號(hào)。
第114~120 行，屏蔽掉以前的喚醒進(jìn)程相關(guān)程序。
第269~273 行，imx6uirq_fasync 函數(shù)，為file_operations 操作集中的fasync 函數(shù)，此函數(shù)內(nèi)容很簡(jiǎn)單，就是調(diào)用一下fasync_helper。
第281~284 行，release 函數(shù)，應(yīng)用程序調(diào)用close 函數(shù)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)設(shè)備文件的時(shí)候此函數(shù)就會(huì)執(zhí)行，在此函數(shù)中釋放掉fasync_struct 指針變量。
第292~293 行，設(shè)置file_operations 操作集中的fasync 和release 這兩個(gè)成員變量。

編寫測(cè)試APP

測(cè)試APP 要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容很簡(jiǎn)單，設(shè)置SIGIO 信號(hào)的處理函數(shù)為sigio_signal_func，當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序向應(yīng)用程序發(fā)送SIGIO 信號(hào)以后sigio_signal_func 函數(shù)就會(huì)執(zhí)行。sigio_signal_func 函數(shù)內(nèi)容很簡(jiǎn)單，就是通過read 函數(shù)讀取按鍵值。新建名為asyncnotiApp.c 的文件，然后輸入如下所示內(nèi)容：

#include "stdio.h" #include "unistd.h" #include "sys/types.h" #include "sys/stat.h" #include "fcntl.h" #include "stdlib.h" #include "string.h" #include "poll.h" #include "sys/select.h" #include "sys/time.h" #include "linux/ioctl.h" #include "signal.h" /*************************************************************** Copyright ? ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved. 文件名 : asyncnotiApp.c 作者 : 左忠凱 版本 : V1.0 描述 : 異步通知測(cè)試APP 其他 : 無 使用方法 ：./asyncnotiApp /dev/asyncnoti 打開測(cè)試App 論壇 : www.openedv.com 日志 : 初版V1.0 2019/8/13 左忠凱創(chuàng)建 ***************************************************************/static int fd = 0; /* 文件描述符 *//** SIGIO信號(hào)處理函數(shù)* @param - signum : 信號(hào)值* @return : 無*/ static void sigio_signal_func(int signum) {int err = 0;unsigned int keyvalue = 0;err = read(fd, &keyvalue, sizeof(keyvalue));if(err < 0) {/* 讀取錯(cuò)誤 */} else {printf("sigio signal! key value=%d\r\n", keyvalue);} }/** @description : main主程序* @param - argc : argv數(shù)組元素個(gè)數(shù)* @param - argv : 具體參數(shù)* @return : 0 成功;其他 失敗*/ int main(int argc, char *argv[]) {int flags = 0;char *filename;if (argc != 2) {printf("Error Usage!\r\n");return -1;}filename = argv[1];fd = open(filename, O_RDWR);if (fd < 0) {printf("Can't open file %s\r\n", filename);return -1;}/* 設(shè)置信號(hào)SIGIO的處理函數(shù) */signal(SIGIO, sigio_signal_func);fcntl(fd, F_SETOWN, getpid()); /* 設(shè)置當(dāng)前進(jìn)程接收SIGIO信號(hào) */flags = fcntl(fd, F_GETFL); /* 獲取當(dāng)前的進(jìn)程狀態(tài) */fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC); /* 設(shè)置進(jìn)程啟用異步通知功能 */ while(1) {sleep(2);}close(fd);return 0; }

第32~43 行，sigio_signal_func 函數(shù)，SIGIO 信號(hào)的處理函數(shù)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序有效按鍵按下以后就會(huì)發(fā)送SIGIO 信號(hào)，此函數(shù)就會(huì)執(zhí)行。此函數(shù)通過read 函數(shù)讀取按鍵值，然后通過printf 函數(shù)打印在終端上。
第69 行，通過signal 函數(shù)設(shè)置SIGIO 信號(hào)的處理函數(shù)為sigio_signal_func。
第71~73 行，設(shè)置當(dāng)前進(jìn)程的狀態(tài)，開啟異步通知的功能。
第75~77 行，while 循環(huán)，等待信號(hào)產(chǎn)生。

運(yùn)行測(cè)試

編譯驅(qū)動(dòng)程序和測(cè)試APP

1、編譯驅(qū)動(dòng)程序
編寫Makefile 文件，本章實(shí)驗(yàn)的Makefile 文件和第四十章實(shí)驗(yàn)基本一樣，只是將obj-m 變量的值改為asyncnoti.o，Makefile 內(nèi)容如下所示：

KERNELDIR := /home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek CURRENT_PATH := $(shell pwd)obj-m := asyncnoti.obuild: kernel_moduleskernel_modules:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modulesclean:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

第4 行，設(shè)置obj-m 變量的值為asyncnoti.o。
輸入如下命令編譯出驅(qū)動(dòng)模塊文件：

make -j32

編譯成功以后就會(huì)生成一個(gè)名為“asyncnoti.ko”的驅(qū)動(dòng)模塊文件。

2、編譯測(cè)試APP
輸入如下命令編譯測(cè)試asyncnotiApp.c 這個(gè)測(cè)試程序：

arm-linux-gnueabihf-gcc asyncnotiApp.c -o asyncnotiApp

編譯成功以后就會(huì)生成asyncnotiApp 這個(gè)應(yīng)用程序。

運(yùn)行測(cè)試

將上一小節(jié)編譯出來asyncnoti.ko 和asyncnotiApp 這兩個(gè)文件拷貝到
rootfs/lib/modules/4.1.15 目錄中，重啟開發(fā)板，進(jìn)入到目錄lib/modules/4.1.15 中，輸入如下命令加載asyncnoti.ko 驅(qū)動(dòng)模塊：

depmod //第一次加載驅(qū)動(dòng)的時(shí)候需要運(yùn)行此命令 modprobe asyncnoti.ko //加載驅(qū)動(dòng)

驅(qū)動(dòng)加載成功以后使用如下命令來測(cè)試中斷：

./asyncnotiApp /dev/asyncnoti

按下開發(fā)板上的KEY0 鍵，終端就會(huì)輸出按鍵值，如圖53.4.2.1 所示：

從圖53.4.2.1 可以看出，捕獲到SIGIO 信號(hào)，并且按鍵值獲取成功，大家可以自行以后臺(tái)模式運(yùn)行asyncnotiApp，查看一下這個(gè)應(yīng)用程序的CPU 使用率。如果要卸載驅(qū)動(dòng)的話輸入如下命令即可：

rmmod asyncnoti.ko

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的异步通知实验(信号)的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。