一个阻塞型的小驱动

前边一篇文章《驱动模块及其用户空间的调用》，在那篇文章里的一个小驱动实现了驱动的最基本的功能，能够在用户空间进行对设备进行数据的读写。这里在那个驱动的基础上继续努力，又添加了一个小功能，就是把驱动的读函数改成了阻塞型的驱动。

关于阻塞型驱动，就是说在驱动访问设备的时候，如果条件不满足则驱动被阻塞，即它不会立即返回，只是把进程挂起，直到条件满足之后，他才进行驱动要完成的任务，之后才返回。非阻塞型驱动，是说驱动访问设备的时候，如果条件不满足则驱动直接返回这个状态，不会在原地等待，用户可以根据返回值进行不同的处理。

Linux通过一些数据结构包括信号量等来实现这种驱动的阻塞。这里简单介绍一下信号量。

一、信号量的定义

信号量数据结构定义在include/asm/semaphore.h中，定义为：

struct semaphore {

              atomic_t count;

              int sleepers;

              wait_queue_head_t wait;

};

二、信号量的常用操作函数

常用的操作函数有如下：

static inlinevoid sema_init(struct semaphore *sem, int val)；给信号量赋初值val

static inlinevoid init_MUTEX(struct semaphore *sem)；初始化信号量，赋值1

static inlinevoid down(struct semaphore * sem)；down()操作可以理解为申请资源

static inlinevoid up(struct semaphore * sem)；up()操作可以理解为释放资源

三、信号量的使用

首先要明白，当信号量的值小于等于0时，信号量不可以被获得，所以初始化信号量时，要给信号量赋值为1，这样进程才能获得信号量。进程一般用down()来获得信号量，他获得同时会是信号量减1变为零，此时其它进程就无法获得信号量。当用up()释放信号量时，会让信号量加1，从而其它进程可以获得信号量，从而避免了冲突。

 

因为自旋锁和信号量是相似的东西，这里也顺便介绍一下自旋锁。

四、关于自旋锁

自旋锁数据结构定义在linux/spinlock_types.h中，定义比较简单。

typedef struct {

              raw_spinlock_traw_lock;

#if defined(CONFIG_PREEMPT) && defined(CONFIG_SMP)

              unsignedint break_lock;

#endif

#ifdef CONFIG_DEBUG_SPINLOCK

              unsignedint magic, owner_cpu;

              void*owner;

#endif

#ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC

              structlockdep_map dep_map;

#endif

} spinlock_t;

       关于自旋锁的操作方法常用的有如下：

              spin_lock_init(lock)；初始化锁

              spin_lock(lock)；申请资源，获得时上锁。

              spin_unlock(lock)；解锁，释放资源

       自旋锁的使用方法和信号量比较相似，但他适用于一个不同的场合。

五、区别

    自旋锁在申请资源时，如果该资源已被其他获得，不能立马获得，他将在原地旋转，不停的进新资源查询，知道获得该资源，此时对cpu的消耗较大，它适用于执行任务简短的地方，能快速的获得资源。所以自旋锁不应该被持有时间过长，如果需要长时间锁定的话, 最好使用信号量，信号量不同于自旋锁，它不会关闭内核抢占，持有信号量的代码可以被抢占，故信号量的使用则不受这个限制。

六、代码如下，为了编译通过，屏蔽了关于硬件的代码

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/init.h>

#include <linux/device.h>

#include <linux/slab.h>

#include <linux/fs.h>

//#include <linux/config.h>

#include <linux/sched.h>   ////TASK_INTERRUPTIBLE   declared

#include <asm/semaphore.h>

#include <linux/wait.h>

#include <asm/uaccess.h>

 

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

typedef unsigned int UINT32;

 

static UINT32 lcd_light_degree;

int major_lcd_light;

static struct semaphore sem;

static wait_queue_head_t outq;

static int flag=0;

 

//写函数

static ssize_t lcd_light_write(struct file*file, const char *buf, size_t count, loff_t *off)

  {

  if(down_interruptible(&sem))       

     {

      return -ERESTARTSYS;

     }

     flag=1;

 copy_from_user(&lcd_light_degree, (void*)buf,count);

  //__raw_writel(lcd_light_degree,AIPI_IO_ADDRESS(0x1000600C));//sample

 up(&sem);

 wake_up_interruptible(&outq);

 printk("LCD light degree is %d", lcd_light_degree);

 return count;

 

}

 

static ssize_t lcd_light_read(struct file*file, char *buf, size_t bytes, loff_t *off){

  if(wait_event_interruptible(outq,flag!=0))   //obstruct here!!

     {

     return -ERESTARTSYS;

     }

  if(down_interruptible(&sem))

     {

      return -ERESTARTSYS;

     }

     flag=0;

  //__raw_readl(lcd_light_degree ,AIPI_IO_ADDRESS(0x1000600C));//sample

  copy_to_user((void*)buf, &lcd_light_degree,bytes);

  up(&sem);

  return bytes;

}

static ssize_t lcd_light_open(struct inode*inode, struct file *file){

 printk("<1>deviceopen:%d,%d/n",inode->i_rdev>>8,inode->i_rdev&0xFF);

 return 0;

 

}

static ssize_t lcd_light_release(structinode *inode, struct file *file){

 printk("<1>devicerelease:%d,%d/n",inode->i_rdev>>8,inode->i_rdev&0xFF);

 return 0;

}

 

//定义操作的数据结构

static struct file_operationslcd_light_fops =

  {

 .owner = THIS_MODULE, .write = lcd_light_write, .read = lcd_light_read,.open = lcd_light_open, .release = lcd_light_release,

  };

 

static int LCD_light_init(void)

  {

 lcd_light_degree = 10;

 major_lcd_light = register_chrdev(0, "lcd_light",&lcd_light_fops); //自动分配主节点号

  if(major_lcd_light < 0)

    {

   printk(KERN_INFO "Unable to get a major for lcd light");

   return major_lcd_light;

    }

 else

    {

  //__raw_writel(__raw_readl(AIPI_IO_ADDRESS(0x10015400))|0x00000020,AIPI_IO_ADDRESS(0x10015400));//direction

    //__raw_writel(__raw_readl(AIPI_IO_ADDRESS(0x10015420))&0xffffffdf,AIPI_IO_ADDRESS(0x10015420));//gpio1OR multiplex0

    //__raw_writel(__raw_readl(AIPI_IO_ADDRESS(0x10015438))&0xffffffdf,AIPI_IO_ADDRESS(0x10015438));//0,primary;1,alternate

    //__raw_writel(0x00030000,AIPI_IO_ADDRESS(0x10006000));//init

    //__raw_writel(0x0000000D,AIPI_IO_ADDRESS(0x10006010));//period

    //__raw_writel(lcd_light_degree ,AIPI_IO_ADDRESS(0x1000600C));//sample

    //__raw_writel(0x00030001,AIPI_IO_ADDRESS(0x10006000));//en

    init_MUTEX(&sem);

    init_waitqueue_head(&outq);

    printk(KERN_ALERT " lcd light major is %d./n",major_lcd_light);

    return 0;

    }

  }

static void LCD_light_exit(void)

  {

 unregister_chrdev(major_lcd_light, "lcd_light");

 printk(KERN_ALERT "LCD light exit./n");

  }

module_init(LCD_light_init);

module_exit(LCD_light_exit);

MODULE_AUTHOR("beny");

MODULE_DESCRIPTION("LCD backlightdriver");

MODULE_ALIAS("lcd back light drivermodule");

七、一点说明

       可以看到以上的代码中，以下几个定义很重要，也就是信号量、flag、以及队列。

     staticstruct semaphore sem;

static wait_queue_head_t outq;

static int flag=0;

     阻塞的实现正是靠队列来完成的。

    把以上的编译通过后，进行驱动模块的装载，然后使用应用程序进行read和write，能够很好的实现阻塞的读。