驱动程序设计 Linux设备驱动中的阻塞与非阻塞IO、信号与函数 7.12

news2024/11/26 3:50:19

linux设备驱动中的阻塞与非阻塞I/O

阻塞:等待某种资源,如果获取不到,就会把当前任务挂起,等待资源准备好

1.
int flag = 0;
while(flag == 0);
2.等待队列
wait_event(q,flag > 0);
wakeup(q);

非阻塞:等待某种资源非阻塞,循环搭配,反复的获取

异步通知:做自己的事,当资源准备好了,系统通知它去获取资源

阻塞等待

驱动程序

/*===============================================
 *   文件名称:modSpin.c
 *   创 建 者: memories
 *   创建日期:2023年07月11日
 *   描    述:have a nice day
 ================================================*/
//头文件
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>

#define MA 300
#define MI 0
#define MAX_LEN 10

static dev_t no = 0;
static unsigned count = 1;
static const char * name = "mydev";
static struct cdev mydev;
static char buf[MAX_LEN] = {0};
static spinlock_t lock;
static struct mutex my_mutex;
static wait_queue_head_t my_queue;
static int  w=0,r=0 ;


int myopen(struct inode *pi, struct file *pf)
{
    if( mutex_trylock(&my_mutex)==0 )
        return -1;
    return 0;
}

int myrelease(struct inode *pi, struct file *pf)
{

    mutex_unlock(&my_mutex);
    return 0;
}

static int rlen = 0;
ssize_t myread (struct file *pf, char __user *rbuf, size_t len, loff_t *poff)
{
    int ret = -1;
    //计算读的空间
    wait_event_interruptible(my_queue, rlen >= len);
    if(r<w)
        ret = copy_to_user(rbuf,buf+r,len);
    else
    {
        if(len <= MAX_LEN-r)
            ret = copy_to_user(rbuf,buf+r,len);
        else
        {
            ret = copy_to_user(rbuf,buf+r,(MAX_LEN-r));
            ret = copy_to_user(rbuf+(MAX_LEN-r),buf,len-(MAX_LEN-w));
        }
    }
    if(ret != 0)
    {
        printk("copy read is failed\n");
        return -1;
    }
    r = (r+len)%MAX_LEN;
    if(r <= w)
        rlen = w - r;
    else
        rlen = w + (MAX_LEN-r);
    return len;
}
ssize_t mywrite (struct file *pf, const char __user *wbuf, size_t len, loff_t *poff)
{
    int ret = -1;
    int wlen = 0;
    //计算可写空间大小
    if(w >= r)
        wlen = r+(MAX_LEN-w);
    else
        wlen = w - r;
    //判断若数据长度大于可写空间大小,则无法输出
    if(len > wlen)
        return -1;
    //如果数据长度不大于可写空间大小
    if(MAX_LEN-w >= len)//如果剩余可写长度能容纳len长度的数据则一次性输入
        ret = copy_from_user(buf+w,wbuf,len);
    else//如果不能则分段输入
    {
        ret = copy_from_user(buf+w,wbuf,MAX_LEN-w);
        ret = copy_from_user(buf,wbuf+(MAX_LEN-w),len-(MAX_LEN-w));
    }
    if(ret != 0)
    {
        printk("copy write is failed\n");
        return -1;
    }
    w = (w+len)%MAX_LEN;

    if(r <= w)
        rlen = w - r;
    else
        rlen = w + (MAX_LEN-r);

    wake_up_interruptible(&my_queue);
    return len;
}


static struct file_operations myfops={
    .open = myopen,
    .release = myrelease,
    .write = mywrite,
    .read = myread,
};
//初始化
int myinit(void)
{
    int ret = -1;
    //向上内核
    no = MKDEV(MA,MI);
    //1.注册设备号
    ret = register_chrdev_region(no,count,name);
    if(ret != 0)
    {
        printk("register is failed\n");
        return -1;
    }
    //2.设备操作初始化
    cdev_init(&mydev,&myfops);
    //3.添加设备
    ret = cdev_add(&mydev,no,count);
    if(ret != 0)
    {
        unregister_chrdev_region(no,count);
        printk("add is failed\n");
        return -1;
    }
    //向下驱动
    spin_lock_init(&lock);
    mutex_init(&my_mutex);
    init_waitqueue_head(&my_queue);
    printk("my init is ready\n");
    return 0;
}
//退出
void myexit(void)
{
    //删除设备
    cdev_del(&mydev);
    //注销设备号
    unregister_chrdev_region(no,count);
    printk("my exit is ready\n");
}
module_init(myinit);
module_exit(myexit);
//信息
MODULE_LICENSE("GPL");

应用程序

/*===============================================
 *   文件名称:mainSpin.c
 *   创 建 者: memories
 *   创建日期:2023年07月11日
 *   描    述:have a nice day
 ================================================*/
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

char wbuf0[32] = "01234567899876543210";
char wbuf1[32] = "abcdefg";
char buf[16] = {0};
int fd = 0;
void *fun1(void* arg )
{
    sleep(1);
    write(fd,1234567,8);
    printf("write 1 is ok\n");
    sleep(1);
    write(fd,"abc",2);
    printf("write 2 is ok\n");
    sleep(1);
    write(fd,"8912",3);
    printf("write 3 is ok\n");
}

int main(int argc, char *argv[])
{ 
    int ret = 0;
    fd = open("/dev/mydev",O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("open fd failed\n");
        return;
    }
    pthread_t t1,t2;
    ret = pthread_create(&t1,NULL,fun1,NULL);
    if(ret != 0)
    {
        printf("pthread is failed\n");
        return -1;
    }
    pthread_detach(t1);
    printf("read is ready\n");
    read(fd,buf,5);
    printf("buf1=%s\n",buf);
    read(fd,buf,5);
    printf("buf2=%s\n",buf);
    read(fd,buf,5);
    printf("buf3=%s\n",buf);
    return 0;
} 

异步通知 select-poll

在驱动里面会提供一个select文件操作集为poll,驱动在进行通讯时,自动的写自动的读

static wait_queue_head_t my_queue;//定义等待队列

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ZjeLQOcz-1689159240281)(C:\Users\1\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230712134513666.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-KVRdRHiy-1689159240282)(C:\Users\1\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230712140529357.png)]

驱动程序

/*===============================================
 *   文件名称:modSpin.c
 *   创 建 者: memories
 *   创建日期:2023年07月11日
 *   描    述:have a nice day
 ================================================*/
//头文件
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/poll.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>

#define MA 300
#define MI 0
#define MAX_LEN 10

static dev_t no = 0;
static unsigned count = 1;
static const char * name = "mydev";
static struct cdev mydev;
static char buf[MAX_LEN] = {0};
static spinlock_t lock;
static struct mutex my_mutex;
static wait_queue_head_t my_queue;
static int flag = 0;

int myopen(struct inode *pi, struct file *pf)
{
    if( mutex_trylock(&my_mutex)==0 )
        return -1;
    return 0;
}

int myrelease(struct inode *pi, struct file *pf)
{

    mutex_unlock(&my_mutex);
    return 0;
}

ssize_t myread (struct file *pf, char __user *rbuf, size_t len, loff_t *poff)
{
    int ret = -1;
    ret = copy_to_user(rbuf,buf,len);
    if(ret != 0)
    {
        printk("copy read is failed\n");
        return -1;
    }
    flag = 0;
    return len;
}
ssize_t mywrite (struct file *pf, const char __user *wbuf, size_t len, loff_t *poff)
{
    int ret = -1;
    ret = copy_from_user(buf,wbuf,len);
    if(ret != 0)
    {
        printk("copy write is failed\n");
        return -1;
    }
    flag = 1;
    return len;
}

unsigned int mypoll(struct file *filp, struct poll_table_struct *wait)
{
      unsigned int mask = 0;
    poll_wait(filp, &my_queue, wait);//调用select、poll、epoll的进程挂到驱动程序的等待队列中
    if (flag==1)//可读
    {
        mask |= POLLIN | POLLRDNORM; /*标示数据可获得*/
    }
    if (flag==0)//可写
    {
        mask |= POLLOUT | POLLWRNORM; /*标示数据可写入*/
    }
    return mask;
}

static struct file_operations myfops={
    .open = myopen,
    .release = myrelease,
    .write = mywrite,
    .read = myread,
    .poll = mypoll,
};
//初始化
int myinit(void)
{
    int ret = -1;
    //向上内核
    no = MKDEV(MA,MI);
    //1.注册设备号
    ret = register_chrdev_region(no,count,name);
    if(ret != 0)
    {
        printk("register is failed\n");
        return -1;
    }
    //2.设备操作初始化
    cdev_init(&mydev,&myfops);
    //3.添加设备
    ret = cdev_add(&mydev,no,count);
    if(ret != 0)
    {
        unregister_chrdev_region(no,count);
        printk("add is failed\n");
        return -1;
    }
    //向下驱动
    spin_lock_init(&lock);
    mutex_init(&my_mutex);
    init_waitqueue_head(&my_queue);
    printk("my init is ready\n");
    return 0;
}
//退出
void myexit(void)
{
    //删除设备
    cdev_del(&mydev);
    //注销设备号
    unregister_chrdev_region(no,count);
    printk("my exit is ready\n");
}
module_init(myinit);
module_exit(myexit);
//信息
MODULE_LICENSE("GPL");

应用程序

/*===============================================
 *   文件名称:mainSpin.c
 *   创 建 者: memories
 *   创建日期:2023年07月11日
 *   描    述:have a nice day
 ================================================*/
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <fcntl.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

char wbuf[32] = "01234567899876543210";
char wbuf1[32] = "abcdefg";
char rbuf[16] = {0};
int fd = 0;

int main(int argc, char *argv[])
{ 
    int ret = 0;
    fd = open("/dev/mydev",O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("open fd failed\n");
        return;
    }
    while(1)
    {
    fd_set  rds,wds;
    FD_ZERO(&rds);
    FD_ZERO(&wds);
    FD_SET(fd,&rds);
    FD_SET(fd,&wds);

    select(fd+1,&rds,&wds,NULL,0);
    if(FD_ISSET(fd,&rds))
    {
        read(fd,rbuf,16);
        printf("rbuf is %s\n",rbuf);
    }
    if(FD_ISSET(fd,&wds))
    {
        write(fd,wbuf,16);
        printf("write is ok\n");
    }
    }
    close(fd);
    return 0;
} 

信号与函数

驱动函数

//1.异步结构定义
//2.异步初始化
//3.发送信号
/*===============================================
 *   文件名称:modSpin.c
 *   创 建 者: memories
 *   创建日期:2023年07月11日
 *   描    述:have a nice day
 ================================================*/
//头文件
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/poll.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>

#define MA 300
#define MI 0
#define MAX_LEN 10

static dev_t no = 0;
static unsigned count = 1;
static const char * name = "mydev";
static struct cdev mydev;
static char buf[MAX_LEN] = {0};
static spinlock_t lock;
static struct mutex my_mutex;
static struct fasync_struct *async_queue = NULL;

static int flag = 0;

int myopen(struct inode *pi, struct file *pf)
{
    if( mutex_trylock(&my_mutex)==0 )
        return -1;
    return 0;
}

int myrelease(struct inode *pi, struct file *pf)
{

    mutex_unlock(&my_mutex);
    return 0;
}

ssize_t myread (struct file *pf, char __user *rbuf, size_t len, loff_t *poff)
{
    int ret = -1;
    ret = copy_to_user(rbuf,buf,len);
    if(ret != 0)
    {
        printk("copy read is failed\n");
        return -1;
    }
    flag = 0;
    return len;
}
ssize_t mywrite (struct file *pf, const char __user *wbuf, size_t len, loff_t *poff)
{
    int ret = -1;
    ret = copy_from_user(buf,wbuf,len);
    if(ret != 0)
    {
        printk("copy write is failed\n");
        return -1;
    }
    flag = 1;
    kill_fasync(&async_queue,SIGIO,POLL_IN);
    return len;
}

int myfasync(int fd, struct file *filp, int mode)
{
    return fasync_helper(fd,filp,mode,&async_queue);
}


static struct file_operations myfops={
    .open = myopen,
    .release = myrelease,
    .write = mywrite,
    .read = myread,
    .fasync = myfasync,
};
//初始化
int myinit(void)
{
    int ret = -1;
    //向上内核
    no = MKDEV(MA,MI);
    //1.注册设备号
    ret = register_chrdev_region(no,count,name);
    if(ret != 0)
    {
        printk("register is failed\n");
        return -1;
    }
    //2.设备操作初始化
    cdev_init(&mydev,&myfops);
    //3.添加设备
    ret = cdev_add(&mydev,no,count);
    if(ret != 0)
    {
        unregister_chrdev_region(no,count);
        printk("add is failed\n");
        return -1;
    }
    //向下驱动
    spin_lock_init(&lock);
    mutex_init(&my_mutex);
    printk("my init is ready\n");
    return 0;
}
//退出
void myexit(void)
{
    //删除设备
    cdev_del(&mydev);
    //注销设备号
    unregister_chrdev_region(no,count);
    printk("my exit is ready\n");
}
module_init(myinit);
module_exit(myexit);
//信息
MODULE_LICENSE("GPL");

应用函数

//1.绑定signal信号
signal(SIGIO,handler);
//2.设置进程和信号绑定 fd是在进程里面工作的(file--->f_owner)
fcntl(fd,F_SETOWN,getpid());
//3.设置异步标志
int oflags = fcntl(fd,F_GETFL);
fcntl(fd,F_SETFL,oflags|FASYNC);//让fd设备具备异步通知的能力

/*===============================================
 *   文件名称:mainSpin.c
 *   创 建 者: memories
 *   创建日期:2023年07月11日
 *   描    述:have a nice day
 ================================================*/
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <fcntl.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>

char wbuf[32] = "01234567899876543210";
char wbuf1[32] = "abcdefg";
char rbuf[16] = {0};
int fd = 0;

void handler(int no)
{
    read(fd,rbuf,16);
    printf("rbuf=%s\n",rbuf);
}

int main(int argc, char *argv[])
{ 
    int ret = 0;
    fd = open("/dev/mydev",O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("open fd failed\n");
        return;
    }

    while(1)
    {
    signal(SIGIO,handler);
    fcntl(fd,F_SETOWN,getpid());
    int oflags = fcntl(fd,F_GETFL);
    fcntl(fd,F_SETFL,oflags|FASYNC);
    sleep(1);
    write(fd,wbuf,16);
    printf("write is ok\n");
    }

    close(fd);
    return 0;
} 

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工作环境下载一下&#xff0c;本来想偷懒&#xff0c;但是网站的编辑器实在是不太给力。 先安装TeX Live(网址&#xff1a;TeX Live - TeX Users Group (tug.org)) 然后等待一会:(路径最好不要有中文) 然后&#xff0c;等待&#xff1a;&#xff08;很久&#xff09; 嘻嘻&…

深度学习-图像分类篇二:注意力机制

图像处理中的注意力机制 Transformer&Self-Attention QKV原理 Self-Attention以及Multi-Head Attention Self-Attention 不同任务&#xff08;李宏毅的注意力机制&#xff09; 1.输入n输出n&#xff1a;sequence labeling2.输入n输出1&#xff1a;标签 -3. 输入n输出m…

渲染流程(下):HTML、CSS和JavaScript,是如何变成页面的?

在上篇文章中,我们介绍了渲染流水线中的 DOM 生成、样式计算和布局三个阶段,那今天我们接着讲解渲染流水线后面的阶段。 这里还是先简单回顾下上节前三个阶段的主要内容:在 HTML 页面内容被提交给渲染引擎之后,渲染引擎首先将 HTML 解析为浏览器可以理解的 DOM;然后根据 …

JAVA8~17新特性

目录 一、前言 二、JAVA8 Lambda表达式 Stream API 创建方式 中间操作 终止操作 Optional类 三、JAVA9 模块机制 JShell交互式编程 接口 新增集合工厂方法 四、JAVA10 局部变量类型判断 五、JAVA11 Lambda表达式补充 String方法的补充 全新的HttpClient 使用 …

前端理解的HTTP缓存(作用、缓存策略、缓存控制机制、应用)

一、HTTP缓存有什么作用&#xff1f; 缓存是为了重复使用而被存储的&#xff0c;可以减少浏览器和服务器之间通信的次数、降低网络延迟、加速页面加载、提高用户体验性等。不但能使网页打开速度更快&#xff0c;还能减少服务器的压力。 二、 浏览器的缓存策略有哪些&#xff1…

关于SpringBoot、Nginx 请求参数包含 [] 特殊符号 返回400状态

问题来源&#xff1a; 使用RESTful风格发送带有特殊符号(如&#xff1a;点、大括号等)的请求&#xff0c;当使用Nginx做地址映射时会返回报"HTTP Status 400-Bad Request"的错误&#xff0c;这个时候我们需要对Nginx的映射方式做一下调整。 Nginx调整完发现跳转后又报…

Day42: 121. 买卖股票的最佳时机,122.买卖股票的最佳时机II

目录 121. 买卖股票的最佳时机 思路 122.买卖股票的最佳时机II 思路 121. 买卖股票的最佳时机 121. 买卖股票的最佳时机 - 力扣&#xff08;LeetCode&#xff09; 思路 1. 确定dp数组及其下标含义 dp[i][0] 表示第i天持有股票所得最多现金 dp[i][1] 表示第i天不持…

爷孙或者更深组件间传值

如图写法即可 父&#xff1a; provide() {return {errorMessage: this.refTable,}},子&#xff1a; inject: [errorMessage],