Linux 嵌入式驱动开发异步通知

1. 概念

信号类似于硬件层面的中断，相当于软件层次上的中断

不同的信号相当于中断号，分别需要实现一个 信号处理函数

不可被忽略信号：SIGKILL(9) 和 SIGSTOP(19)

2. 通知流程

1. 应用程序实现并注册一个信号处理函数
2. 应用程序将 current 进程号告知内核
3. 应用程序获取当前进程状态并开启当前进程异步通知
4. 驱动程序初始化 fasync 结构体
5. 满足通知条件，如：中断发生，按键触发有效
6. 手动向应用程序发出信号，如：SIGIO、POLLIN
7. 触发应用程序信号处理函数

3. 驱动

1. 定义 fasync_struct 结构体指针变量

   /* 可在设备结构体里定义 */
   struct fasync_struct xxx_fasync_struct;
   

2. 使用异步通知，需要在设备驱动中实现 file_operations 操作集中的 fasync 函数

   /* fasync 函数原型 */
   int (*fasync) (int fd, struct file *filp, int on)
   

   /* file operations */
   static struct file_operations key_fops = {
   	...
       .fasync         = xxx_fasync,	/* 异步通知操作函数 */
   	...
   };
   

3. fasync 函数里面一般通过调用 fasync_helper 函数来初始化前面定义的 fasync_struct 结构体指针

   /* fasync_helper 函数原型 */
   int fasync_helper(int fd, struct file * filp, int on, struct fasync_struct **fapp);
   
   /* 异步通知操作函数 */
   static int xxx_fasync(int fd, struct file *filp, int on)
   {
       int ret = 0;
       struct xxx_dev *dev = filp->private_data;
   
       /* 初始化 fasync 结构体 */
       ret = fasync_helper(fd, filp, on, &dev->xxx_fasync_struct);
       if(ret < 0) {
           printk("Init fasync_struct failed!\r\n");
           return -EIO;
       }
       return 0;
   }
   

4. 在关闭驱动文件的时候需要在 file_operations 操作集中的 release 函数中释放 fasync_struct

   /* 同样使用异步通知操作函数 xxx_fasync 释放异步通知 */
   static int xxx_release(struct inode *inode, struct file *filp)
   {
       return xxx_fasync(-1, filp, 0); /* 删除异步通知 */
       								/* 注意参数 */
   }
   

5. 当设备可以访问的时候，驱动程序使用 kill_fasync 函数负责发送指定的信号

   /* 函数原型 */
   /*
    * fp:		要操作的 fasync_struct
    * sig:		要发送的信号，如 SIGIO
    * band:	可读时设置为 POLL_IN，可写时设置为 POLL_OUT
    */
   void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band);
   

4. APP

1. signal 注册信号处理函数

   /* 函数原型 */
   /*
    * signum:	要处理的信号，如 SIGIO
    * handler:	信号处理函数
    */
   sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
   

2. 实现一个信号处理函数

   /* 示例 */
   static void xxx_signal_handler(int signum)
   {...}
   

3. fcntl 将本应用程序的进程号告诉给内核

   /*
    * fd:			文件描述符
    * F_SETOWN:	文件设置本身
    * getpid():	获取本进程 pid
    */
   fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
   

4. 开启异步通知

   /*
    * F_GETFL:	获取文件标志
    * F_SETFL:	设置文件标志
    * FASYNC:	异步通知标志
    */
   /* 获取当前的进程状态 */
   flags = fcntl(fd, F_GETFL);	
   /* 开启当前进程异步通知功能 */
   fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC);