9.按键之使用异步通知(详解)

之前学的应用层都是:

1)查询方式:一直读

2)中断方式.同样一直读,直到中断进程唤醒

3)poll机制:一直在poll函数中睡眠,一定时间读一次

以上3种,我们都是让应用程序主动去读,本节我们学习异步通知,它的作用就是当驱动层有数据时,主动告诉应用程序,然后应用程序再来读, 这样,应用程序就可以干其它的事情,不必一直读

比如:kill -9 pid ,其实就是通过发信号杀死进程,kill发数据9给指定id号进程

1.怎么来收信号?

通过signal函数来实现获取信号,先来看看以下例子:

头函数:

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler); 

函数说明:让一个信号与与一个函数对应,每当接收到这个信号就会调用相应的函数。

头文件: #include <signal.h>

参数1: 指明了所要处理的信号类型

信号有以下几种:

  • SIGINT    键盘中断(如break、ctrl+c键被按下)
  • SIGUSR1  用户自定义信号1,kill的USR1(10)信号
  • SIGUSR2  用户自定义信号2, kill的USR2(12)信号

参数2:  信号产生后需要处理的方式,可以是个函数

代码如下:

#include <stdio.h>
#include <signal.h>

void my_signal_run(int signum)       //信号处理函数
{
   static int run_cnt=0;
   printf("signal = %d, %d count\r\n",signum,++count);
}

int main(int argc,char **argv)
{
   signal(SIGUSR1,my_signal_run);  //调用signal函数,让指定的信号SIGUSR1与处理函数my_signal_run对应。
  while(1)
  {    sleep(1000);     //去做其它事,睡眠1s
  }

   return 0;
}

然后运行后,使用kill -10 802,可以看到产生单信号USR1(10)时就会调用my_signal_run()打印数据。

# kill -10 802

# signal = 10, 1 count

# kill -10 802

# signal = 10, 2 count

2. 来实现异步通知

要求:

  • 一、应用程序要实现有:注册信号处理函数,使用signal函数
  • 二、谁来发?驱动来发
  • 三、发给谁?驱动发给应用程序,但应用程序必须告诉驱动PID,
  • 四、怎么发?驱动程序调用kill_fasync函数

3先来写驱动程序,我们在之前的中断程序上修改 

3.1定义 异步信号结构体 变量:

static struct fasync_struct * button_async;

3.2在file_operations结构体添加成员.fasync函数,并写函数

static struct file_operations third_drv_fops={
         .owner = THIS_MODULE,
         .open = fourth_drv_open,
         .read = fourth _drv_read,
       .release= fourth _drv_class,   
      .poll = fourth _poll,
      .fasync = fourth_fasync             //添加初始化异步信号函数
};

static int fourth_fasync (int fd, struct file *file, int on)
{
  return fasync_helper(fd, file, on, & button_async); //初始化button_async结构体,就能使用kill_fasync()了
}

成员.fasync函数又是什么情况下使用?

是被应用程序调用,在下面第4小节会见到。   

3.3在buttons_irq中断服务函数里发送信号:

kill_fasync(&button_async, SIGIO, POLL_IN);

  //当有中断时,就发送SIGIO信号给应用层,应用层就会触发与SIGIO信号对应的函数

3.4 驱动程序代码如下:

#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/irq.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <asm/hardware.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>                      
#include <linux/poll.h>                  


static struct class *fourthdrv_class;                 
static struct class_device   *fourthdrv_class_devs; 

 
/*    声明等待队列类型中断 button_wait      */
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_wait);

 
/*    异步信号结构体变量    */
static struct fasync_struct * button_async;

 

/*
  * 定义中断事件标志
  * 0:进入等待队列        1:退出等待队列
  */
static int even_press=0;                          

 

/*
  * 定义全局变量key_val,保存key状态
  */
static int key_val=0;                          

 

/*
  *引脚描述结构体
  */
 struct pin_desc{

   unsigned int  pin;

   unsigned int  pin_status;

};


/*
  *key初始状态(没有按下): 0x01,0x02,0x03,0x04
  *key状态(按下):             0x81,0x82,0x83,0x84
  */

         struct pin_desc  pins_desc[4]={
                   {S3C2410_GPF0,0x01 },
                   {S3C2410_GPF2, 0x02 },
                   {S3C2410_GPG3, 0x03 },
                   {S3C2410_GPG11,0x04},

} ;

 
int  fourth_drv_class(struct inode *inode, struct file  *file)  //卸载中断
{
  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;
}

 
/*
  *   确定是上升沿还是下降沿
  */
static irqreturn_t  buttons_irq (int irq, void *dev_id)       //中断服务函数
{
     struct pin_desc *pindesc=(struct pin_desc *)dev_id;     //获取引脚描述结构体
      unsigned int  pin_val=0;                                              
      pin_val=s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);
        if(pin_val)
        {
                   /*没有按下 (下降沿),清除0x80*/        
                   key_val=pindesc->pin_status&0xef;
         }
         else
         {
                   /*按下(上升沿),加上0x80*/
                   key_val=pindesc->pin_status|0x80;
         }
             
             even_press=1;                                        //退出等待队列
            wake_up_interruptible(&button_wait);                  //唤醒 中断
            kill_fasync(&button_async, SIGIO, POLL_IN);        //发送SIGIO信号给应用层                        

         return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);                   
}

static int fourth_drv_open(struct inode *inode, struct file  *file)
{
   request_irq(IRQ_EINT0,buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE,"S1",&pins_desc[0]);
   request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE, "S2", &pins_desc[1]);
   request_irq(IRQ_EINT11, buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE, "S3", &pins_desc[2]);
   request_irq(IRQ_EINT19, buttons_irq,IRQT_BOTHEDGE, "S4", &pins_desc[3]);
   return 0;
}

static int fourth_drv_read(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
{       
         /*将中断 进入等待队列(休眠状态)*/
         wait_event_interruptible(button_wait, even_press);           

        /*有按键按下,退出等待队列,上传key_val 给用户层*/
         if(copy_to_user(buf,&key_val,sizeof(key_val)))
          return EFAULT;

         even_press=0;      
  return 0;
}

static unsigned fourth_poll(struct file *file, poll_table *wait)
 {
                   unsigned int mask = 0;
                   poll_wait(file, &button_wait, wait); // 不会立即休眠        
                   if (even_press)
                            mask |= POLLIN | POLLRDNORM;     

                   return mask;
         }

 

static int fourth_fasync (int fd, struct file *file, int on)
{
         return fasync_helper(fd, file, on, & button_async); //初始化button_async结构体,就能使用kill_fasync()了
}

 

static struct file_operations fourth_drv_fops={
         .owner = THIS_MODULE,
         .open = fourth_drv_open,
         .read = fourth_drv_read,
        .release=fourth_drv_class,    //里面添加free_irq函数,来释放中断服务函数
        .poll = fourth_poll,
        .fasync= fourth_fasync,     //初始化异步信号函数
};

 

volatile int fourth_major;
static int fourth_drv_init(void)
{
   fourth_major=register_chrdev(0,"fourth_drv",&fourth_drv_fops);  //创建驱动
   fourthdrv_class=class_create(THIS_MODULE,"fourth_dev");    //创建类名
   fourthdrv_class_devs=class_device_create(fourthdrv_class, NULL, MKDEV(fourth_major,0), NULL,"buttons");  
 return 0;

}

static int fourth_drv_exit(void)
{
 unregister_chrdev(fourth_major,"fourth_drv");            //卸载驱动
class_device_unregister(fourthdrv_class_devs);         //卸载类设备
class_destroy(fourthdrv_class);                              //卸载类
return 0;
}

module_init(fourth_drv_init);
module_exit(fourth_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");   

4 写应用测试程序

步骤如下:

1) signal(SIGIO, my_signal_fun);  

调用signal函数,当接收到SIGIO信号就进入my_signal_fun函数,读取驱动层的数据

2) fcntl(fd,F_SETOWN,getpid());  

指定进程做为fd文件的”属主”,内核收到F_SETOWN命令,就会设置pid(驱动无需处理),这样fd驱动程序就知道发给哪个进程

3) oflags=fcntl(fd,F_GETFL);

获取fd的文件状态标志

4) fcntl(fd,F_SETFL, oflags| FASYNC );

添加FASYNC状态标志,会调用驱动中成员.fasync函数,执行fasync_helper()来初始化异步信号结构体

这4个步骤执行后,一旦有驱动层有SIGIO信号时,进程就会收到

应用层代码如下:

#include <sys/types.h>    
#include <sys/stat.h>    
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <poll.h>               
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>


int fd,ret;
void my_signal_fun(int signame)      //有信号来了
{
   read( fd, &ret, 1);              //读取驱动层数据
   printf("key_vale=0X%x\r\n",ret); 

}

 
/*useg:    fourthtext   */
int main(int argc,char **argv)
{
  int oflag;
  unsigned int val=0;      
  fd=open("/dev/buttons",O_RDWR); 
  if(fd<0)
        {printf("can't open!!!\n");
       return -1;}

   signal(SIGIO,my_signal_fun); //指定的信号SIGIO与处理函数my_signal_run对应
   fcntl( fd, F_SETOWN, getip());  //指定进程作为fd 的属主,发送pid给驱动
   oflag=fcntl( fd, F_GETFL);   //获取fd的文件标志状态
   fcntl( fd, F_SETFL, oflag|FASYNC);  //添加FASYNC状态标志,调用驱动层.fasync成员函数 

   while(1)
   {
         sleep(1000);                  //做其它的事情
   }
   return 0;

}

5 运行查看结果

下节开始学习——按键之互斥、阻塞机制

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