字符设备驱动程序之同步互斥阻塞

来源: 电子工程世界
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1. 原子操作

原子操作指的是在执行过程中不会被别的代码路径所中断的操作。

常用原子操作函数举例:

atomic_t v = ATOMIC_INIT(0); //定义原子变量v并初始化为0

atomic_read(atomic_t *v); //返回原子变量的值

void atomic_inc(atomic_t *v); //原子变量增加1

void atomic_dec(atomic_t *v); //原子变量减少1

int atomic_dec_and_test(atomic_t *v); //自减操作后测试其是否为0,为0则返回true,否则返回false。


2. 信号量

信号量(semaphore)是用于保护临界区的一种常用方法,只有得到信号量的进程才能执行临界区代码。

当获取不到信号量时,进程进入休眠等待状态。


定义信号量

struct semaphore sem;

初始化信号量

void sema_init (struct semaphore *sem, int val);

void init_MUTEX(struct semaphore *sem);//初始化为0


static DECLARE_MUTEX(button_lock); //定义互斥锁


获得信号量

void down(struct semaphore * sem);

int down_interruptible(struct semaphore * sem);

int down_trylock(struct semaphore * sem);

释放信号量

void up(struct semaphore * sem);


3. 阻塞

阻塞操作

是指在执行设备操作时若不能获得资源则挂起进程,直到满足可操作的条件后再进行操作。

被挂起的进程进入休眠状态,被从调度器的运行队列移走,直到等待的条件被满足。


非阻塞操作

进程在不能进行设备操作时并不挂起,它或者放弃,或者不停地查询,直至可以进行操作为止。


fd = open("...", O_RDWR | O_NONBLOCK);


例子:按键驱动程序


fifth_drv.c


#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include



static struct class *sixthdrv_class;

static struct class_device    *sixthdrv_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,sixth_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},

};


//static atomic_t canopen = ATOMIC_INIT(1);     //定义原子变量并初始化为1


static DECLARE_MUTEX(button_lock);     //定义互斥锁


/*

  * 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);

    

    return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);

}


static int sixth_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)

{

#if 0    

    if (!atomic_dec_and_test(&canopen))

    {

        atomic_inc(&canopen);

        return -EBUSY;

    }

#endif        


    if (file->f_flags & O_NONBLOCK)

    {

        if (down_trylock(&button_lock))

            return -EBUSY;

    }

    else

    {

        /* 获取信号量 */

        down(&button_lock);

    }


    /* 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 sixth_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)

{

    if (size != 1)

        return -EINVAL;


    if (file->f_flags & O_NONBLOCK)

    {

        if (!ev_press)

            return -EAGAIN;

    }

    else

    {

        /* 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 sixth_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)

{

    //atomic_inc(&canopen);

    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]);

    up(&button_lock);

    return 0;

}


static unsigned sixth_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 sixth_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)

{

    printk("driver: sixth_drv_fasyncn");

    return fasync_helper (fd, filp, on, &button_async);

}



static struct file_operations sencod_drv_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    =  sixth_drv_open,     

    .read     =    sixth_drv_read,       

    .release =  sixth_drv_close,

    .poll    =  sixth_drv_poll,

    .fasync     =  sixth_drv_fasync,

};



int major;

static int sixth_drv_init(void)

{

    major = register_chrdev(0, "sixth_drv", &sencod_drv_fops);


    sixthdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "sixth_drv");


    sixthdrv_class_dev = class_device_create(sixthdrv_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 sixth_drv_exit(void)

{

    unregister_chrdev(major, "sixth_drv");

    class_device_unregister(sixthdrv_class_dev);

    class_destroy(sixthdrv_class);

    iounmap(gpfcon);

    iounmap(gpgcon);

    return 0;

}



module_init(sixth_drv_init);


module_exit(sixth_drv_exit);


MODULE_LICENSE("GPL");


Makefile


KERN_DIR = /work/system/linux-2.6.22.6


all:

    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 


clean:

    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean

    rm -rf modules.order


obj-m    += sixth_drv.o


sixthdrvtest.c


#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include



/* sixthdrvtest 

  */

int fd;


void my_signal_fun(int signum)

{

    unsigned char key_val;

    read(fd, &key_val, 1);

    printf("key_val: 0x%xn", key_val);

}


int main(int argc, char **argv)

{

    unsigned char key_val;

    int ret;

    int Oflags;


    //signal(SIGIO, my_signal_fun);

    

    fd = open("/dev/buttons", O_RDWR | O_NONBLOCK);

    if (fd < 0)

    {

        printf("can't open!n");

        return -1;

    }


    //fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());

    

    //Oflags = fcntl(fd, F_GETFL); 

    

    //fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);



    while (1)

    {

        ret = read(fd, &key_val, 1);

        printf("key_val: 0x%x, ret = %dn", key_val, ret);

        sleep(5);

    }

    

    return 0;

}


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