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分类: LINUX

2017-09-08 11:08:47

    驱动程序运行在内核空间中,应用程序运行在用户空间中,两者是不能直接通信的。但在实际应用中,在设备已经准备好的时候,我们希望通知用户程序设备已经ok,用户程序可以读取了,这样应用程序就不需要一直查询该设备的状态,从而节约了资源,这就是异步通知。好,那下一个问题就来了,这个过程如何实现呢?简单,两方面的工作。

一 驱动方面:
1. 在设备抽象的数据结构中增加一个struct fasync_struct的指针
2. 实现设备操作中的fasync函数,这个函数很简单,其主体就是调用内核的fasync_helper函数。
3. 在需要向用户空间通知的地方(例如中断中)调用内核的kill_fasync函数。
4. 在驱动的release方法中调用前面定义的fasync函数
呵呵,简单吧,就三点。其中fasync_helper和kill_fasync都是内核函数,我们只需要调用就可以了。在
1中定义的指针是一个重要参数,fasync_helper和kill_fasync会使用这个参数。

二 应用层方面
1. 利用signal或者sigaction设置SIGIO信号的处理函数
2. fcntl的F_SETOWN指令设置当前进程为设备文件owner
3. fcntl的F_SETFL指令设置FASYNC标志
完成了以上的工作的话,当内核执行到kill_fasync函数,用户空间SIGIO函数的处理函数就会被调用了。
呵呵,看起来不是很复杂把,让我们结合具体代码看看就更明白了。
先从应用层代码开始吧:
  1. #include <sys/types.h>
  2. #include <sys/stat.h>
  3. #include <stdio.h>
  4. #include <fcntl.h>
  5. #include <signal.h>
  6. #include <unistd.h>

  7. #define MAX_LEN 100

  8. //处理函数,没什么好讲的,用户自己定义
  9. void input_handler(int num)
  10. {
  11.     char data[MAX_LEN];
  12.     int len;    
  13.     //读取并输出STDIN_FILENO上的输入
  14.     len = read(STDIN_FILENO, &data, MAX_LEN);
  15.     data[len] = 0; 
  16.     printf("input available:%s\n", data);
  17. }

  18. void main()
  19. {
  20.     int oflags;

  21.     //启动信号驱动机制,将SIGIO信号同input_handler函数关联起来,一旦产生SIGIO信号,就会执行input_handler
  22.     signal(SIGIO, input_handler);    

  23.     //STDIN_FILENO是打开的设备文件描述符,F_SETOWN用来决定操作是干什么的,getpid()是个系统调用,
  24.     //功能是返回当前进程的进程号,整个函数的功能是STDIN_FILENO设置这个设备文件的拥有者为当前进程。
  25.     fcntl(STDIN_FILENO, F_SETOWN, getpid());    

  26.     //得到打开文件描述符的状态
  27.     oflags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);

  28.     //设置文件描述符的状态为oflags | FASYNC属性,一旦文件描述符被设置成具有FASYNC属性的状态,
  29.     //也就是将设备文件切换到异步操作模式。这时系统就会自动调用驱动程序的fasync方法。
  30.     fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, oflags | FASYNC);  

  31.     //最后进入一个死循环,程序什么都不干了,只有信号能激发input_handler的运行
  32.     //如果程序中没有这个死循环,会立即执行完毕
  33.     while (1);
  34. }
再看驱动层代码,驱动层其他部分代码不变,就是增加了一个fasync方法的实现以及一些改动
  1. //首先是定义一个结构体,其实这个结构体存放的是一个列表,这个
  2. //列表保存的是一系列设备文件,SIGIO信号就发送到这些设备上
  3. static struct fasync_struct *fasync_queue;

  4. //fasync方法的实现
  5. static int my_fasync(int fd, struct file * filp, int on)
  6. {
  7.     int retval;  
  8.     //将该设备登记到fasync_queue队列中去
  9.     retval=fasync_helper(fd,filp,on,&fasync_queue);  
  10.     if(retval<0)
  11.     {
  12.         return retval;
  13.     }
  14.     return 0;
  15. }
在驱动的release方法中我们再调用my_fasync方法
  1. int my_release(struct inode *inode, struct file *filp)
  2. {
  3.     //..processing..
  4.     drm_fasync(-1, filp, 0);
  5.     //..processing..
  6. }
这样后我们在需要的地方(比如中断)调用下面的代码,就会向fasync_queue队列里的设备发送SIGIO信号
,应用程序收到信号,执行处理程序
    if (fasync_queue)
      kill_fasync(&fasync_queue, SIGIO, POLL_IN);
好了,这下大家知道该怎么用异步通知机制了吧?
 
以下是几点说明[1]:
1 两个函数的原型
int fasync_helper(struct inode *inode, struct file *filp, int mode, struct fasync_struct **fa);
一个"帮忙者", 来实现 fasync 设备方法. mode 参数是传递给方法的相同的值, 而 fa 指针指向一个设
备特定的 fasync_struct *
 
void kill_fasync(struct fasync_struct *fa, int sig, int band);
如果这个驱动支持异步通知, 这个函数可用来发送一个信号到登记在 fa 中的进程.
 
2.
fasync_helper 用来向等待异步信号的设备链表中添加或者删除设备文件,   kill_fasync被用来通知拥有相关设备的进程. 它的参数是被传递的信号(常常是 SIGIO)和 band, 这几乎都是 POLL_IN[25](但是这可用来发送"紧急"或者带外数据, 在网络代码里).

 
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