驱动中的异步通知机制

异步通知机制
之前所说的几种方法：
1.查询：耗资源
2.中断：read（）不会返回
3.poll：在指定时间read返回

他们的共同特点都是应用程序主动的去read，有没有一种方法驱动去提醒应用程序去读?

有，那就是异步通知机制

程序之间发信号
kill -9 PID
kill ：发送者
PID：接受者

举个例子：

#include <stdio.h>

void my_signal_fun(int signum)//信号处理函数
{
	static int cnt = 0;
	printf("signal = %d,%d times\n",signum,++cnt);
}

int main(int argc,char **argv)
{
	signal(SIGUSR1,my_signal_fun)// 接收到信号SIGUSR1后，调用my_signal_fun函数进行处理
	while(1)
	{
		sleep(1000)
	}
	return 0;
}

编译该程序在后台运行，ps查看该程序的PID，然后使用kill -USR1 PID来实验。这样一个进程间通信就链接起来了。

那么在linux驱动中是如何实现的呢？

先列出要点：
1.注册一个信号处理函数，由应用程序实现：注册信号处理函数（比如按键读取按键的键值）

2.谁发？驱动来发。
3.发给谁？应用程序，应用程序需要告诉驱动的PID
4.怎么发？在驱动中由一个函数kill_fasync来发送

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

应用程序所要做的工作：
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函数 ，最终调用 fasync_helper来初始化/释放fasync_struct，

fasync_struct初始化后，就可以在驱动中使用kill_fasync来发送相应的信号给应用程序来做相应的工作了。

下面附上代码：

驱动：

#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;

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; //定义一个fasync_struct 结构体变量，会在file_operation的fasync函数中调用fasync_helper进行初始化
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;

/*
 * K1,K2,K3,K4对应GPF1、GPF4、GPF2、GPF0
 */
struct pin_desc pins_desc[4] = {
	{S3C2410_GPF1, 0x01},
	{S3C2410_GPF4, 0x02},
	{S3C2410_GPF2, 0x03},
	{S3C2410_GPF0, 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);//button-sync初始化后，如果有按键按下发生中断从而发送SIGIO信号给应用程序，告诉应用程序做相关的操作
	return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

static int fifth_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	/* GPF1、GPF4、GPF2、GPF0为中断引脚 */
	request_irq(IRQ_EINT1, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "K1", &pins_desc[0]);
	request_irq(IRQ_EINT4, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "K2", &pins_desc[1]);
	request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "K3", &pins_desc[2]);
	request_irq(IRQ_EINT0, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "K4", &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_EINT1, &pins_desc[0]);
	free_irq(IRQ_EINT4, &pins_desc[1]);
	free_irq(IRQ_EINT2, &pins_desc[2]);
	free_irq(IRQ_EINT0, &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);//对fasync_struct 进行初始化，由上层app调用到
}


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;
	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);
	return 0;
}


module_init(fifth_drv_init);
module_exit(fifth_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

应用程序：

#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)//底层驱动发来信号后的信号处理函数
{
	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);//绑定信号SIGIO和信号处理函数。
	
	fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);
	if (fd < 0)
	{
		printf("can't open!\n");
	}

	fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());//获取该应用的进程id，设置SETOWN，告诉驱动发给谁。	
	Oflags = fcntl(fd, F_GETFL);//获取当前的进程FLAGS 	
	fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);//加上FASYNC的FLAGS，从而会对驱动中的fasync_struct初始化，为驱动想app发信号打下基础

	while (1)
	{
		sleep(1000);
	}
	
	return 0;
}