Linux驱动学习笔记（5）

异步通知
前面三种检测按键的方式：查询（极度耗资源）、中断（读时会休眠，read(...)在没有检测到按键时，不会返回）、poll（在中断的基础上给定一个超时时间，时间到了，即使没有按键按下也会返回）。这三种方法都有一个共同点就是都需要应用程序主动去读。
异步通知可以在驱动程序里面检测，能过信号触发应用程序。
进程间发信号：
1，先注册一个信号处理函数;
2，谁发;
3，发给谁;
4，怎么发。

目标：按键按下时，驱动程序通知应用程序。
1，应用程序里需要注册信号处理函数
2，谁发，驱动程序发
3，发给谁，应用程序 （应用程序要告诉内核他的PID号）
4，怎么发，调用kill_fasync

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


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);    // 发送信号（发生中断后会通过kill_fasync发送信号到应用程序 SIGIO要发送的信号，POLL_IN表示有信号等待读取。

    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);
}


static struct file_operations sencod_drv_fops = {
    .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，指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");

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

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


/* 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);     // 接收驱动程序中kill_fasync()传来的信号，然后调用my_signal_fun()函数。

    fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);
    if (fd < 0)
    {
        printf("can't open!\n");
    }

    fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());    // 获取进程PID

    Oflags = fcntl(fd, F_GETFL);

    fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);   // 异步通知


    while (1)
    {
        sleep(1000);
    }

    return 0;
}