韦东山第12.6节-字符驱动之异步通知

1 异步通知机制讲解

按键查询的方法：

1 查询：耗资源

2 中断：会休眠，read函数一种等待

3 poll：指定超时时间

这三种方式都是应用程序主动读read。

目的：让驱动程序去通知应用程序去read；

fcntl函数有5种功能： 
1. 复制一个现有的描述符(cmd=F_DUPFD). 
2. 获得／设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD). 
3. 获得／设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL). 
4. 获得／设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN). 
5. 获得／设置记录锁(cmd=F_GETLK , F_SETLK或F_SETLKW).

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： 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 > fasync_helper：初始化/释放fasync_struct 

2 驱动源码

源码注释很清楚 主要看源码注释；

在上一节的基础上修改而来，应异步通知机制新加入的代码被标记为红色

//fifth_drv.c 源码
#include 
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#include 
#include 
#include 


static struct class *fifthdrv_class;
static struct class_device	*fifthdrv_class_dev;

volatile unsigned long *gpfcon;
volatile unsigned long *gpfdat;

volatile unsigned long *gpgcon;
volatile unsigned long *gpgdat;


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;


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;

struct pin_desc pins_desc[4] = {
	{S3C2410_GPF0, 0x01},
	{S3C2410_GPF2, 0x02},
	{S3C2410_GPG3, 0x03},
	{S3C2410_GPG11, 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);
    //void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band)
	  /*发送信号SIGIO信号给fasync_struct 结构体所描述的PID，触发应用程序的SIGIO信号处理函数
                button_async结构体中包含有进程id，button_async结构体在fifth_drv_fasync函数中被初始化
                SIGIO 要发的信号
	*/
	return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

static int fifth_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	/* 配置GPF0,2为输入引脚 */
	/* 配置GPG3,11为输入引脚 */
	request_irq(IRQ_EINT0,  buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S2", &pins_desc[0]);
	request_irq(IRQ_EINT2,  buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S3", &pins_desc[1]);
	request_irq(IRQ_EINT11, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S4", &pins_desc[2]);
	request_irq(IRQ_EINT19, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE, "S5", &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_EINT0, &pins_desc[0]);
	free_irq(IRQ_EINT2, &pins_desc[1]);
	free_irq(IRQ_EINT11, &pins_desc[2]);
	free_irq(IRQ_EINT19, &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);//构建button_async结构体
}


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;

	gpgcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000060, 16);
	gpgdat = gpgcon + 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);
	iounmap(gpgcon);
	return 0;
}


module_init(fifth_drv_init);

module_exit(fifth_drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

//fifthdrvtest.c源码
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 


/* fifthdrvtest 
  */
int fd;

void my_signal_fun(int signum)
{
	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);  //内核发出的一般是SIGIO
	/*当有中断时中断处理函数buttons_irq通过kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN);发送SIGIO信号；
            SIGIO信号触发my_signal_fun函数
	*/
	//http://blog.csdn.net/GZFStudy/article/details/51578570
	/* 
应用程序 不会主动 的去读键值； 
my_signal_fun 什么时候被调用呢? 
 
在驱动程序的中断处理函数 static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id) 中， 
信号发送函数 是kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN) ； 
当有按键按下时候，就会给应用程序发送一个信号; 
这个信号就会触发 应用程序 调用信号处理函数 signal(SIGIO, my_signal_fun);  
信号处理函数指向了 void my_signal_fun(int signum) 函数； 
 
*/  
	fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);
	if (fd < 0)
	{
		printf("can't open!\n");
	}

	fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
    //F_SETOWN ；进程将进程号告知驱动；
    /*http://blog.csdn.net/pbymw8iwm/article/details/7974789
    fcntl函数有5种功能： 
1. 复制一个现有的描述符(cmd=F_DUPFD). 
2. 获得／设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD). 
3. 获得／设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL). 
4. 获得／设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN). 
5. 获得／设置记录锁(cmd=F_GETLK , F_SETLK或F_SETLKW).
*/
	
	Oflags = fcntl(fd, F_GETFL); //获取状态标记
	
	fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);
    // 改变fasync标记，最终会调用到驱动的faync > fasync_helper：初始化/释放fasync_struct
    //每当fasunc表记被改变就会调用驱动的fasync 函数


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