嵌入式驱动程序之信号量

如果要实现驱动程序，在同一时间只能被一个应用程序打开。也可以用信号量。

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); //试图获取信号量，如果获取不到会立刻返回，而不会休眠
释放信号量
void up(struct semaphore * sem);

驱动程序：

#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},
};static DECLARE_MUTEX(button_lock);     //定义互斥锁   定义信号量
/** 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 fifth_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{/* 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 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]);up(&button_lock);  //释放信号量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);  //初始化&button_async结构体，给此结构体分配内存，此结构体包含了应用进程ID
}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    =  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");

相比之前程序的改动：

1.50行，

static DECLARE_MUTEX(button_lock);

定义信号量。

2.85行

    down(&button_lock);

获取信号量。

3.119行，

 up(&button_lock);  //释放信号量

测试程序：

#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)  //signal(SIGIO, my_signal_fun)的回调函数
{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);  //注册信号处理函数fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);if (fd < 0){printf("can't open!\n");return -1;}fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());  //调用此函数，把应用程序PID告诉驱动Oflags = fcntl(fd, F_GETFL); fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);  //把flag修改一下，当执行这个函数时，会对应到.fasync   =  fifth_drv_fasync,//从而执行static int fifth_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)，  //初始化&button_async结构体while (1){sleep(1000);}return 0;
}

测试程序没有改变。

在操作之前要先去申请信号量，如果申请不到，可以先返回，或者休眠。如果申请到了，就继续执行接下来程序，在执行完程序后，要释放信号量，然后信号量会去唤醒之前因等待它而休眠的应用程序。继续执行被唤醒的应用程序。

对驱动程序的解释：

如果应用程序第一次来执行sixth_drv_open()函数，就会获得信号量；如果又来一个应用程序，那么此应用程序就会陷入休眠。此时这个应用程序用ps命令查看，发现处于D状态，D状态是僵死，不可中断的睡眠状态。直到先打开这个驱动的应用程序在sixth_drv_close()函数中把这个信号量释放掉，第二个程序才会被唤醒，继续执行下面的程序。

加载驱动程序之后，连续运行两个应用程序。发现两个应用程序都能打开驱动程序。可是用ps命令查看，先打开的应用程序状态为S，即：正常运行状态，后打开的应用程序为D，即睡眠状态。这个时候用kill -9 846命令把先打开的应用程序的进程杀死。再次ps。就可以看到后打开的驱动程序状态变为了S，即正常运行状态。

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