按键驱动深化-异步通知机制

在以前的实验中获得按键值的方法有：

①查询方式：此类方式耗CPU资源高达98%

②中断方式：应用调用read后进而调用驱动的drv_read，在执行wait_event_interruptible(buttons_waitq, condition)时休眠，即read阻塞了，若有中断发生，进入中断模式，最后中中断处理中唤醒buttons_waitq，此时drv_read的wait_event_interruptible(buttons_waitq, condition)返回，接着copy_to_user命令将键值复制给应用程序的缓区keys_val，condition = 0，然后drv_read返回并带回返回值1，然后可打印键值和返回值

对于②的方式,如果一直没有按键中断发生的话，应用的read一直阻塞，导致在驱动drv_read代码上休眠，只有当按键中断发生,中断唤醒，drv_read代码继续执行，并返回键值给应用，然后调用下次read阻塞并在对应的驱动代码上休眠

③poll 机制:平时poll阻塞并休眠，一到超时时间，do_poll中的代码schedule_timeout(__timeout)由定时器唤醒，schedule_timeout(__timeout)返回，然后从执行schedule_timeout(__timeout)后面的代码，直到if (count || !*timeout || signal_pending(current))第二个条件为真，就跳出for(;;;)死循环，并一层层带回返回值0,使得poll的返回值为0，根据这个返回值打印超时

若在休眠时发生了中断，中断处理wake_up_interruptible会唤醒do_poll中的代码schedule_timeout(__timeout),schedule_timeout(__timeout)返回后，一步步到do_pollfd调用驱动的poll函数，驱动poll将下次唤醒的进程挂到队列中，然后返回值mask，在do_pollfd对mask进行运算，使得mask=1在返回，然后判断这个返回值导致count++,从而导致if (count || !*timeout || signal_pending(current))第一个条件为真，跳出死循环，然后一步步将返回值1返回给应用poll，应用根据poll的返回值1表明有按键中断发生了，进而调用read函数去读取键值，读取完后打印键值，然后第二次调用poll阻塞并休眠，这个休眠是在代码do_poll中的代码schedule_timeout(__timeout)处，因为，poll的返回值能明确表示有否按键发生，平时poll又是阻塞并休眠，所以一旦poll的返回值为1表示有中断发生了，这时只要读取键值即可，不需要像方式②样read阻塞并休眠，所以 应将②

的驱动wait_event_interruptible行去掉，当然也可以不去，因为这时condition =1,read也不会休眠

所以方式②是read阻塞并导致drv_read上的代码休眠，而poll方式是poll阻塞并导致do_poll 代码schedule_timeout(__timeout)休眠，并根据poll返回值，直接read或打印超时，其read并不阻塞和休眠，相比②,poll一段时间没有按键，也返回

不过①②③3种都是应用主动去读取按键值，若没有则阻塞并休眠，现在介绍一种异步方式，平时应用做别的事情（应用不使用read,poll阻塞并休眠），有按键产生，驱动提醒应用（比如通过kill对应用发信号SIGUSR1给应用），然后应用收到后在相应的信号处理函数中去读取按键值，然后应用又继续干别的事情

现在先手工用kill -USR1 PID的方式来介绍下异步通知机制的要点：

现有源码test.c:

#include <stdio.h>#include <signal.h>void my_signal_func(int signum){static int cnt = 0;/*这里的换行符不能省，否则给此进程发信号，会没有这行打印，和printf行缓冲有关*/printf("signum = %d, times = %d\n", signum, ++cnt); }int main(int argc, char *argv[]){signal(SIGUSR1, my_signal_func);while(1){sleep(1000);}return 0;}

其中test.c像中断注册函数一样注册了个信号注册函数，并定义了发生相应信号后调用的信号处理函数

arm-linux-gcc -o test test.c

 cp test /work/nfs_root/xyc_first_fs/

./test &

ps  //查看./test进程的PID，假设PID = 889

kill -USR1 889

signum = 10, times = 1//查看给应用使用kill发信号，应用是否收到并调用相关的信号处理函数没有，这个打印显然已经收到了信号并处理了

signum = 10, times =2

所以对于驱动中的异步通知机制要点是

①注册相应信号处理函数：应用完成

②谁发信号：驱动

③怎么发：kill_fasync函数

④发给谁：发给应用，所以应用应该主动告诉内核应用的PID

firth.drv.c

/****************************************************************filename: firth_drv.c*description:通过异步机制获取按键值*author:    xyc*create time:2014/6/6*version:  1*modify info:****************************************************************/#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/init.h>#include <linux/delay.h>#include <linux/irqreturn.h>#include <linux/irq.h>#include <linux/wait.h>#include <asm/irq.h>#include <asm/arch/regs-gpio.h>#include <asm/hardware.h>#include <asm-arm/io.h>#include <asm-arm/uaccess.h>static struct class *firthdrv_class;static struct class_device*firthdrv_class_dev;static struct fasync_struct *button_q;static unsigned char key_val;static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(buttons_waitq); struct pin_desc {unsigned int pin;unsigned int key_val;};/* *按下:0x01, 0x02 *松开:0x81, 0x82 */static struct pin_desc pins_desc[2] = {{S3C2410_GPF0,0x01},{S3C2410_GPF2,0x02},};static volatile unsigned int condition= 0;static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id){struct pin_desc * pindesc= (struct pin_desc * )dev_id;unsigned int pinval;/*读取引脚值*/pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);/*确定键值*/if(pinval){/*松开*/key_val = 0x80 | pindesc->key_val ;//printk("kernel key_val = 0x%x\n", key_val);}else{/*按下*/key_val = pindesc->key_val ;//printk("kernel key_val = 0x%x\n", key_val);}#if 0/*按键按下或松开中断发生将condition = 1使得满足wait_event_interruptible唤醒的条件*/condition = 1;/*唤醒休眠的进程./firth_drv_test */wake_up_interruptible(&buttons_waitq);#endif/*驱动用kill_fasync发信号，button_q结构体由fasync调用驱动firth_drv_fasync *fasync_helper初始化*/kill_fasync(&button_q, SIGIO, POLL_IN);return IRQ_HANDLED;}static int firth_drv_open(struct inode *inode, struct file *file){request_irq(IRQ_EINT0, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "s2", &pins_desc[0]);request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "s3", &pins_desc[1]);return 0;}static ssize_t firth_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos){if(nbytes != 1)return EINVAL;/*没有按键按下时，./firth_drv_test 进程休眠，*///wait_event_interruptible(buttons_waitq, condition);/*有按键按下或松开时，结束休眠，并将键值传给应用程序*/copy_to_user(buf, &key_val, 1);/*当下一次应用调用read时，condition = 0使得./firth_drv_test 进程休眠*///condition = 0;return 1;  /* 这里是5,应用read返回值=5 */}static int firth_drv_release(struct inode * inode, struct file * file){free_irq(IRQ_EINT0, &pins_desc[0]);free_irq(IRQ_EINT2, &pins_desc[1]);return 0;}static int firth_drv_fasync(int fd, struct file *file, int on){int result;result = fasync_helper(fd, file, on, &button_q);return (result);}static const struct file_operations firth_drv_fops = {.owner= THIS_MODULE,.read= firth_drv_read,.open= firth_drv_open,.release= firth_drv_release,.fasync  = firth_drv_fasync,};int major;static int __init firth_drv_init(void){major = register_chrdev(0, "firth_drv", &firth_drv_fops);firthdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firth_drv");    firthdrv_class_dev = class_device_create(firthdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons");return 0;}static void __exit firth_drv_exit(void){    /* 卸载驱动程序 */    unregister_chrdev(major, "firth_drv");    class_device_unregister(firthdrv_class_dev);    class_destroy(firthdrv_class);}/* 这两行指定驱动程序的初始化函数和卸载函数 */module_init(firth_drv_init);module_exit(firth_drv_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

测试代码firthdrvtest.c

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <signal.h>/*firthdrvtest   */int fd;void my_signal_func(int signum){unsigned char key_val;printf("signum = %d\n", signum);read(fd, &key_val, 1);printf("key_val = 0x%x\n", key_val);}int main(int argc, char **argv){int O_FLAGS;signal( SIGIO, my_signal_func); /*安装信号处理函数*/fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);if (fd < 0){printf("can't open!\n");}fcntl( fd, F_SETOWN, getpid());O_FLAGS = fcntl(fd, F_GETFL);fcntl(fd, F_SETFL, O_FLAGS|O_ASYNC);while (1){sleep(1000);}return 0;}

测试看按键按下或松开时，信号处理函数是否打印信号值，键值是否打印，若打印则 驱动发异步信号给应用，应用接收到了，并调用相应的信号处理函数，处理了，