Linux下阻塞IO驱动实验实例二

一.  简介

前面一篇文章实现了驱动针对应用层阻塞式访问设备时的处理。文章地址如下：

Linux下阻塞IO驱动实验实例一-CSDN博客

本文也是通过编写驱动代码，以实现应用程序阻塞式访问设备。这里实现一种可以被信号打断的进程。

这里也是使用 Linux内核提供的 "等待队列"的方法。

二.  Linux下阻塞IO驱动实验实例二

这里的实验是在 14_block_io工程代码的基础上，进行更改。

1.  所调用的 Linux内核函数 wait_event_interruptible(wq, condition) void wake_up(wait_queue_head_t *q) wait_event_interruptible（）函数与 wait_event 函数类似，但是此函数将进程设置 为 TASK_INTERRUPTIBLE ，就是可以被信号打断 。

2. 驱动代码实现

打开 14_block_io工程，key_irq.c文件实现代码如下：

#include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/init.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/uaccess.h> #include <linux/io.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/device.h> #include <linux/of.h> #include <linux/of_address.h> #include <linux/of_gpio.h> #include <linux/timer.h> #include <linux/of_irq.h> #include <linux/interrupt.h> #include <linux/types.h> #include <asm/atomic.h> #include <linux/wait.h> #include <linux/sched.h> #define IRQ_NAME "key_irq" #define IRQ_CNT 1 #define KEY_NUM 1 #define KEY0_VALUE 0x01 //key0按键值 #define INVAL_KEY_VALUE 0xFF //无效的按键值 /*key按键结构体 */ struct key_dev{ int gpio_number; //IO编号 int interrupt_number; //中断号 unsigned char value; //键值 unsigned char name[50]; //按键名字 irqreturn_t (*handler)(int, void*); //中断处理函数 }; /*imx6ull_irq设备结构体 */ struct irq_dev{ dev_t devid; //主设备号+次设备号 int major; //主设备号 int minor; //次设备号 struct cdev cdev; struct class* class; struct device* device; struct device_node * dev_node;//设备节点 struct key_dev key[KEY_NUM]; struct timer_list timer; //定时器 atomic_t key_value; //按键值 atomic_t key_release; //按键释放标志 wait_queue_head_t wait_queue_head; //等待队列头 }; struct irq_dev irq; /* 打开设备函数*/ static int irq_dev_open(struct inode *inode, struct file *filp) { filp->private_data = &irq; return 0; } ssize_t irq_dev_read(struct file * filp, char __user * buf, size_t count, loff_t * ppos) { int ret = 0; struct irq_dev* dev = filp->private_data; unsigned char key_release = 0; unsigned char key_value = 0; /*等待事件*/ wait_event_interruptible(dev->wait_queue_head, atomic_read(&dev->key_release)); //等待按键有效 key_release = atomic_read(&dev->key_release); key_value = atomic_read(&dev->key_value); if(key_release) //判断按键是否释放 { if(key_value&0x80) { key_value &= ~(0x80); //去掉标志位 ret = copy_to_user(buf, &key_value, sizeof(key_value)); if(ret != 0) { printk("copy_to_user failed!\n"); goto invalid_key; } } key_release = 0; atomic_set(&dev->key_release, 0); } else { goto invalid_key; } return ret; invalid_key: return -EINVAL; } /* 关闭设备函数 */ int irq_dev_close(struct inode * inode, struct file * filp) { return 0; } static const struct file_operations irq_fops = { .open = irq_dev_open, .owner = THIS_MODULE, .read = irq_dev_read, .release = irq_dev_close, }; /*定时器处理函数：对按键进行消抖处理 */ void timer_handler(unsigned long data) { int value = 0; struct irq_dev* dev = (struct irq_dev*)data; //读取按键值 value = gpio_get_value(dev->key[0].gpio_number); if(value == 0) //按键按下 { // printk("KEY0 Press!\n"); atomic_set(&dev->key_value, dev->key[0].value); } else if(value == 1) //按键释放 { // printk("KEY0 Release!\n"); //按键值最高位置1，打上标志 atomic_set(&dev->key_value, (0x80|dev->key[0].value)); atomic_set(&dev->key_release, 1); //一次完整的按键标志 } /*按键有效时，唤醒进入休眠状态的进程 */ if(atomic_read(&dev->key_release)) //完成一次按键过程 { wake_up(&dev->wait_queue_head); } } /* 中断处理函数 */ static irqreturn_t key0_irq_handler(int irq, void *param) { struct irq_dev* dev = param; dev->timer.data = (volatile unsigned long)param; //设置定时器超时时间，开启定时器 mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(20)); //按键按下后延时20ms return IRQ_HANDLED; } /*按键初始化 */ static int key_io_init(struct irq_dev* dev) { int ret = 0; int i = 0; int n = 0; /*1.获取设备节点 */ dev->dev_node = of_find_node_by_path("/key"); if(NULL == dev->dev_node) { printk("find dev_node failed!\n"); goto find_dev_node; } /*2.获取IO编号 */ for(i=0; i< KEY_NUM; i++) { dev->key[i].gpio_number = of_get_named_gpio(dev->dev_node, "key-gpio", i); if(dev->key[i].gpio_number < 0) { printk("get gpio number failed!\n"); goto get_gpio_number; } } /*3.申请IO */ for(i = 0; i< KEY_NUM; i++) { memset(dev->key[i].name, 0, sizeof(dev->key[i].name)); sprintf(dev->key[i].name, "KEY%d", i); ret = gpio_request(dev->key[i].gpio_number, dev->key[i].name); if(ret != 0) { printk("gpio request fail!\n"); goto gpio_request; } /* 将GPIO设置为输入*/ gpio_direction_input(dev->key[i].gpio_number); /* 获取中断号*/ dev->key[i].interrupt_number = gpio_to_irq(dev->key[i].gpio_number); if(!dev->key[i].interrupt_number) { printk("irq_of_parse_and_map fail!\n"); goto get_irq_number; } } dev->key[0].handler = key0_irq_handler; dev->key[0].value = KEY0_VALUE; /*申请中断 */ for(i=0; i<KEY_NUM; i++) { ret = request_irq(dev->key[i].interrupt_number, dev->key[i].handler, (IRQF_TRIGGER_RISING|IRQF_TRIGGER_FALLING), dev->key[i].name, dev); printk("request_irq ret: %d\n", ret); if(ret != 0) { printk("%d request interrupt fail!\n", i); goto irq_request; } } /*定时器初始化 */ init_timer(&dev->timer); dev->timer.function = timer_handler; return 0; irq_request: get_irq_number: for(i=0; i<KEY_NUM; i++) { gpio_free(dev->key[i].gpio_number); } gpio_request: for(n = 0; n<i; n++) { gpio_free(dev->key[n].gpio_number); } get_gpio_number: find_dev_node: return ret; } /*驱动入口函数 */ static int __init imx6ull_irq_init(void) { int ret = 0; /*1. 注册/申请设备号 */ irq.major = 0; if(irq.major) //如果给出主设备号，则注册设备号 { irq.devid = MKDEV(irq.major, 0); ret = register_chrdev_region(irq.devid, IRQ_CNT, IRQ_NAME); } else //否则申请设备号 { ret = alloc_chrdev_region(&irq.devid, 0, IRQ_CNT, IRQ_NAME); irq.major = MAJOR(irq.devid); irq.minor = MINOR(irq.devid); } if(ret < 0) { printk("devid apply failed!\n"); goto devid_failed; } printk("dev: major: %d minor: %d\n", irq.major,irq.minor); /*2. 设备初始化，添加设备*/ irq.cdev.owner = THIS_MODULE; cdev_init(&irq.cdev, &irq_fops); ret = cdev_add(&irq.cdev, irq.devid, IRQ_CNT); if(ret < 0) { printk("cdev_add failed!\n"); goto cdev_init_failed; } /*3. 自动创建设备节点 */ irq.class = class_create(THIS_MODULE, IRQ_NAME); if(IS_ERR(irq.class)){ printk(KERN_ERR "class_create failed!\n"); ret = PTR_ERR(irq.class); goto class_create_failed; } irq.device = device_create(irq.class, NULL, irq.devid, NULL, IRQ_NAME); if (IS_ERR(irq.device)) { printk(KERN_ERR "device_create failed!\n"); ret = PTR_ERR(irq.device); goto device_create_failed; } /*4. 按键初始化*/ ret = key_io_init(&irq); if(ret != 0) { printk("key_io_init failed!\n"); goto key_io_init_failed; } /*初始原子变量*/ atomic_set(&irq.key_value, INVAL_KEY_VALUE); atomic_set(&irq.key_release, 0); /*初始化等待队列头 */ init_waitqueue_head(&irq.wait_queue_head); return 0; key_io_init_failed: device_destroy(irq.class, irq.devid); device_create_failed: class_destroy(irq.class); class_create_failed: cdev_del(&irq.cdev); cdev_init_failed: unregister_chrdev_region(irq.devid, IRQ_CNT); devid_failed: return ret; } /*驱动出口函数 */ static void __exit imx6ull_irq_exit(void) { int i = 0; /*删除定时器 */ del_timer(&irq.timer); /*释放中断 */ for(i=0; i < KEY_NUM; i++) { free_irq(irq.key[i].interrupt_number, &irq); } /*释放GPIO编号 */ for(i=0; i < KEY_NUM; i++) { gpio_free(irq.key[i].gpio_number); } /*2. 删除设备 */ cdev_del(&irq.cdev); /*3. 注销设备号*/ unregister_chrdev_region(irq.devid, IRQ_CNT); /*4. 销毁设备 & 类*/ device_destroy(irq.class, irq.devid); class_destroy(irq.class); } /*驱动入口与出口函数 */ module_init(imx6ull_irq_init); module_exit(imx6ull_irq_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); //驱动 License MODULE_AUTHOR("WeiYing"); //作者

三.  编译驱动

对驱动代码进行编译，将驱动代码编译成驱动模块：

wangtian@wangtian-virtual-machine:~/zhengdian_Linux/Linux_Drivers/14_block_io$ make make -C /home/wangtian/zhengdian_Linux/linux/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga M=/home/wangtian/zhengdian_Linux/Linux_Drivers/14_block_io modules make[1]: 进入目录“/home/wangtian/zhengdian_Linux/linux/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga” CC [M] /home/wangtian/zhengdian_Linux/Linux_Drivers/14_block_io/key_irq.o Building modules, stage 2. MODPOST 1 modules CC /home/wangtian/zhengdian_Linux/Linux_Drivers/14_block_io/key_irq.mod.o LD [M] /home/wangtian/zhengdian_Linux/Linux_Drivers/14_block_io/key_irq.ko make[1]: 离开目录“/home/wangtian/zhengdian_Linux/linux/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga” wangtian@wangtian-virtual-machine:~/zhengdian_Linux/Linux_Drivers/14_block_io$

可以看出，驱动模块正常编译通过。

接下来就是对驱动模块进行测试。测试按键功能是否正常，按键进程的CPU占用率是否为 0，按键进程是否可以被杀死（即被信号打断）。