Linux fasync机制

linux异步通知类似于中断，程序开始做的就是将想监测的文件设置为异步通知，然后程序就去做别的事情了，当这些文件上面有数据可读时候，就发送一个信号，程序接受到这个信号就去处理这个文件的数据。这样程序不再是主动去读文件了，而是以类型于中断的方式，这样程序更加灵活。

要弄清linux异步通知必须要弄明白一下几件事:

1.谁发信号

2.发给谁

3.接受到信号怎么办

一、异步通知的使用

注:以下程序可在TQ2440(kernel 2.6.30.4)上运行
#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>

int fd;

/*信号处理函数
 *进程受到规定信号后执行该函数
 *回答上面的问题3<接受到信号怎么办>
 */
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;
  /*设置信号处理函数
   *设置进程接受到该信号的处理函数
   *回答上面的问题3<接受到信号怎么办>
   */
  signal(SIGIO, my_signal_fun);
  /*打开设备*/
  fd = open("/dev/buttons_fasync", O_RDWR);
  if (fd < 0)
  {
    printf("can't open!\n");
  }
  /*将filp->owner设置为当前的进程
   *filp所指向的文件可读或者可写就会给filp->owner发消息
   *回答了上面的问题2<发给谁>
   */
  fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
  /*获得该设备额标志*/
  Oflags = fcntl(fd, F_GETFL); 
  /*设置该文件的标志为FASYNC
   *设置文件的标志为FASYNC将导致驱动程序的fasync被调用
   *这样文件就开始处于异步通知状态了
   */
  fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);
  while (1)
  {
     sleep(1);
     printf("no data!\n");
  }
   return 0;
}

二、异步通知驱动实现

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <mach/hardware.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fcntl.h>

#define DEVICE_NAME   "buttons_fasync"  //设备名/dev/buttons_fasync

/*等待队列
 *当进程主动去读按键的值时，如果没有数据，进程就睡眠
 *在进程采取异步去读取按键值时，是按键有数据，驱动就发信号通知进程读
 *那么就不存在没有数据可以读的情况*
 *所以呀，这个等待队列在中是不起作用的
 */
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);

/*中断事件标志*/
static volatile int ev_press = 0;

/*异步通知结构体
 *根据里面的值确定kill_fasync发送的对象
 *内核会统一管理struct fasync_struct结构体
 */
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;

/* K1,K2,K3,K4对应GPF1、GPF4、GPF2、GPF0*/
struct pin_desc pins_desc[4] = {
 {S3C2410_GPF1, 0x01},
 {S3C2410_GPF4, 0x02},
 {S3C2410_GPF2, 0x03},
 {S3C2410_GPF0, 0x04},
};

/*确定按键值*/
static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
{ 
 /*获取request_irq注册时，中断号关联的参数*/
 struct pin_desc * pindesc = (struct pin_desc *)dev_id;
 unsigned int pinval;
 /*读取按键按下的引脚的值*/
 pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);

 if (pinval)
 {
  /*松开*/
  key_val = 0x80 | pindesc->key_val;
 }
 else
 {
  /*按下*/
  key_val = pindesc->key_val;
 }
 /*表示中断发生了*/
  ev_press = 1;    
  /*唤醒因为无按键可读取而休眠的进程*/              
  wake_up_interruptible(&button_waitq);
 
/* 
 *struct fasync_struct {
 *      int magic;
 *      int fa_fd;
 *      struct fasync_struct *fa_next; 
 *      struct file *fa_file;
 *      };
 * 向和这个文件(设备)关联的进程发送信号
 * fasync_helper初始化了button_async里面的信息
 * button_async->fa_fd->owner即为发送给谁
 * 当有按键按下就进入到驱动程序的中断处理函数中就调用kill_fasync
 */   
   kill_fasync(&button_async, SIGIO, POLL_IN);
   return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}
/*系统调用open的底层实现*/
static int button_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
 /*注册GPF1、GPF4、GPF2、GPF0为中断引脚*/
 request_irq(IRQ_EINT1, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K1", &pins_desc[0]);
 request_irq(IRQ_EINT4, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K2", &pins_desc[1]);
 request_irq(IRQ_EINT2, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K3", &pins_desc[2]);
 request_irq(IRQ_EINT0, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "K4", &pins_desc[3]); 

 return 0;
}

/*系统调用read的底层实现*/
ssize_t button_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
 /*没有按键按下*/
        if(!ev_press)
 {
   /*如果是无阻塞读取，那么程序就直接返回*/
   if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)
  return -EAGAIN;
   else
   /*如果是阻塞读取，那么程序就休眠*/
   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;
}

/*系统调用close的底层实现*/
int button_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
 free_irq(IRQ_EINT1, &pins_desc[0]);
 free_irq(IRQ_EINT4, &pins_desc[1]);
 free_irq(IRQ_EINT2, &pins_desc[2]);
 free_irq(IRQ_EINT0, &pins_desc[3]);
 return 0;
}
static int fasync (int fd, struct file *filp, int on)
{
 printk("fasync_helper is calling\n");
        /*应用程序的fcntl(fd, F_SETOWN, getpid())告诉了文件和哪个进程关联
         *fasync_helper用这个fd初始化button_async
         *内核以链表的方式统一管理button_async
         */
 return fasync_helper (fd, filp, on, &button_async);
}
static struct file_operations dev_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      =  button_open,     
  .read      = button_read,    
  .release   =  button_close,
  .fasync    =  fasync,
};
static struct miscdevice misc = {
 .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
 .name  = DEVICE_NAME,
 .fops  = &dev_fops,
};
static int __init dev_init(void)
{
 int ret;
 /*杂项设备注册,和register_chrdev差不多
  *不同点在于它的主设备号固定为10，并且自动在/dev目录下创建好设备
  *注册后次设备号、设备名、设备的fops就都融为一体了
  */
 ret = misc_register(&misc);
 printk (DEVICE_NAME" initialized\n");
 return ret;
}
static void __exit dev_exit(void)
{
 misc_deregister(&misc);
}
module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

三、开发板测试过程

在PC机上编译好驱动和测试程序，然后拷贝到TQ2440上

#chmod 777 * (改变文件的属性为可执行)

#insmod buttondrv_fasync.ko (加载模块)

#ls /dev (可以看到buttons)

#./buttondrvtest

四、程序源代码

http://pan.baidu.com/share/link?shareid=372548&uk=101680913