linux中的kill_async與fasync_helper函數使用

fasync是爲了使驅動的讀寫和應用程序的讀寫分開，使得應用程序可以在驅動讀寫的時候去做別的事。

應用程序通過fcntl給自己的SIGIO信號安裝自己的響應函數，

驅動通過kill_fasync(&async, SIGIO, POLL_IN); 發SIGIO信號給應用程序，應用程序就調用自己安裝的響應函數去處理。

fasync_helper作用就是初始化fasync，包括分配內存和設置屬性，最後在驅動的release裏把fasync_helper初始化的東西free掉。

例子：

驅動程序：

/*******************************************
使用linux3.2.81內核
********************************************/
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <mach/hardware.h>
#include <linux/poll.h>

static struct class *buttonsdrv_class;              //類結構體
static struct device    *buttonsdrv_class_dev;  //設備結構體

volatile unsigned long *gpfcon = NULL ;
volatile unsigned long *gpfdat = NULL;

volatile unsigned long *gpgcon = NULL ;
volatile unsigned long *gpgdat = NULL;

unsigned int press_cnt[4];   //記錄該按鍵按下的次數

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);    //聲明(定義)等待隊列

/* 中斷事件標誌, 中斷服務程序將它置1，buttons_drv_read將它清0 */
static volatile int ev_press = 0;

static struct fasync_struct *button_async;

//中斷處理函數
static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
{
        volatile int *press_cnt = (volatile int *)dev_id;

        *press_cnt = *press_cnt +1;  //按鍵計數值加一

    ev_press = 1;                  /* 表示中斷髮生了 */
    wake_up_interruptible(&button_waitq);   /* 喚醒休眠的進程 */
        //發送信號SIGIO信號給fasync_struct 結構體所描述的PID，觸發應用程序的SIGIO信號處理函數
        kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN);
    return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

static int buttons_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    /*
    參數解析：中斷號，中斷處理函數，中斷處理標誌（如：雙邊沿觸發）,中斷名稱（任意取）,
                        dev_id(中斷處理函數)在中斷共享時會用到，一般設置爲這個設備的設備結構體或者NULL
    */
    request_irq(IRQ_EINT0,buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "S2",&press_cnt[0]);     /* 配置GPF0爲輸入引腳 ，註冊中斷處理函數*/
    request_irq(IRQ_EINT2,buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "S3",&press_cnt[1]);
    request_irq(IRQ_EINT11,buttons_irq,IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "S4",&press_cnt[2]);
    request_irq(IRQ_EINT19,buttons_irq,IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "S5",&press_cnt[3]);

    return 0;
}


static int buttons_drv_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    //釋放已經註冊的中斷
    free_irq(IRQ_EINT0,  &press_cnt[0]);
    free_irq(IRQ_EINT2,  &press_cnt[1]);
    free_irq(IRQ_EINT11, &press_cnt[2]);
    free_irq(IRQ_EINT19, &press_cnt[3]);
    return 0;
}


static int buttons_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{

    /* 如果沒有按鍵動作, 休眠     wait_event_interruptible的第二個參數是一個判斷條件，如果條件成立則退出休眠，否則進入休眠*/
    wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press); //按鍵按下中斷處理函數中會將ev_press=1

    /* 如果有按鍵動作, 返回鍵值 */
    copy_to_user(buf, press_cnt, min(sizeof(press_cnt),size));  //根據實際需要讀出對應個數的值到用戶空間
    ev_press = 0;   //讀取完後清0

    return 1;
}

static int buttons_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)
{
    printk("driver: buttons_drv_fasync\n");
    //初始化fasync_struct 結構體 (fasync_struct->fa_file->f_owner->pid)
    return fasync_helper (fd, filp, on, &button_async);
}

/*
當應用程序操作設備文件時所調用的open、read、write等函數，最終會調用這個結構體中上的對應函數
*/
static struct file_operations buttons_drv_fops = {
    .owner   =   THIS_MODULE,    /* 這是一個宏，推向編譯模塊時自動創建的__this_module變量 */
    .open    =   buttons_drv_open,
    .release =   buttons_drv_close,
        .read      =     buttons_drv_read,
        .fasync  =   buttons_drv_fasync,
};


int major;
//指定insmod命令時會調用這個函數
static int buttons_drv_init(void)
{
    //第一個參數如果等於0，則表示採用系統動態分配的主設備號；不爲0，則表示靜態註冊
    major = register_chrdev(0, "buttons_drv", &buttons_drv_fops); // 註冊, 告訴內核，返回動態創建的主設備號

    //以下兩條語句是爲了實現自動創建設備
    buttonsdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "buttonsdrv");  //class_create爲該設備創建一個class
    buttonsdrv_class_dev = device_create(buttonsdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "buttons"); /* /dev/buttons */ //class_device_create創建對應的設備

    //驅動中要使用虛擬地址，不能直接使用物理地址
    gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16);  //gpfcon映射爲0x56000050,映射長度爲16個字節(gpfcon爲虛地址,0x56000050爲物理地址)
    gpfdat = gpfcon + 1;  //gpfcon + 1即爲0x56000050+4

    gpgcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000060, 16);  //gpgcon映射爲0x56000060,映射長度爲16個字節(gpgcon爲虛地址,0x560000650爲物理地址)
    gpgdat = gpgcon + 1;  //gpgcon + 1即爲0x56000060+4

    return 0;
}

//執行rmmod時會調用這個函數
static void buttons_drv_exit(void)
{
    unregister_chrdev(major, "buttons_drv");                // 卸載

    device_unregister(buttonsdrv_class_dev);  //將自動創建的設備註銷
    class_destroy(buttonsdrv_class);                    //刪除創建的類
    iounmap(gpfcon);                                        //取消gpfcon的映射
    iounmap(gpgcon);                                        //取消gpgcon的映射
}

//指定驅動程序的初始化函數和卸載函數
module_init(buttons_drv_init);
module_exit(buttons_drv_exit);


MODULE_LICENSE("GPL");  //防止出現“module license”unspecified taints kernel的警告

應用程序：

/*
字符設備測試程序
*/

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

int fd;

//信號處理函數
void my_signal_fun(int signum)
{
    int i;
    int press_cnt[4];

    read(fd, press_cnt, sizeof(press_cnt)); //讀取值到press_cnt緩存區，讀取長度sizeof(press_cnt)
    for(i = 0 ; i<sizeof(press_cnt)/sizeof(press_cnt[0]);i++)
    {
        if(press_cnt[i]) //如果按下次數不爲0，打印出來
            printf("K%d has been pressed %d times \n", i+1, press_cnt[i]);
    }
}

int main(int argc , char ** argv)
{


    int Oflags;

    //在應用程序中捕捉SIGIO信號（由驅動程序發送）
    signal(SIGIO, my_signal_fun);

    fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);  //打開設備
    if(fd<0)
    {
        printf("Can't open");
        return -1;
    }

    //將當前進程PID設置爲fd文件所對應驅動程序將要發送SIGIO,SIGUSR信號進程PID
    fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
    //獲取fd的打開方式
    Oflags = fcntl(fd, F_GETFL); //先獲取當前的狀態，然後或運算就不會導致當前狀態丟失
    //將fd的打開方式設置爲FASYNC --- 即 支持異步通知
 //該行代碼執行會觸發 驅動程序中 file_operations->fasync 函數 ------fasync函數調用fasync_helper初始化一個fasync_struct結構體，該結構體描述了將要發送信號的進程PID (fasync_struct->fa_file->f_owner->pid)
    fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);


    while (1)
    {
        sleep(5);  //掛起進程5秒,信號會提前打斷休眠
        printf("wait!\n"); //5秒後輸出wait! ,一定要加上“\n”,否則無法刷新緩存區，會一直沒有輸出
    }
}