文章目录
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- 1.1 休眠与唤醒
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- 1.1.1 适用场景
- 1.1.2 内核函数
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- 1.1.2.1 休眠函数
- 1.1.2.2 唤醒函数
- 19.1.3 驱动框架
- 1.1.4 编程
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- 1.1.4.1 驱动程序关键代码
- 1.1.4.2 应用程序
- 1.1.5 上机实验
- 1.1.6 使用环形缓冲区改进驱动程序
- 1.2 POLL机制
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- 1.2.1 适用场景
- 1.2.2 使用流程
- 1.2.3 驱动编程
- 1.2.4 应用编程
- 1.2.5 现场编程
- 1.2.6 上机实验
- 1.2.7 POLL机制的内核代码详解
- 1.2.7.1 sys_poll函数
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- 1.2.7.2 do_sys_poll函数
- 1.2.7.3 do_poll函数
- 1.3 异步通知
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- 1.3.1 适用场景
- 1.3.2 使用流程
- 1.3.3 驱动编程
- 1.3.4 应用编程
- 1.3.5 现场编程
- 1.3.6 上机编程
- 1.3.7 异步通知机制内核代码详解
- 1.4 阻塞与非阻塞
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- 1.4.1 应用编程
- 1.4.2 驱动编程
- 1.4.3 驱动开发原则
- 1.5 定时器
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- 1.5.1 内核函数
- 1.5.2 定时器时间单位
- 1.5.3 使用定时器处理按键抖动
- 1.5.4 现场编程、上机
- 1.5.5 深入研究：定时器的内部机制
- 1.5.6 深入研究：找到系统滴答
- 1.6 中断下半部tasklet
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- 1.6.1 内核函数
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- 1.6.1.1 定义tasklet
- 1.6.1.2 使能/禁止tasklet
- 1.6.1.3 调度tasklet
- 1.6.1.4 kill tasklet
- 19.6.2 tasklet使用方法
- 19.6.3 tasklet内部机制
- 1.7 工作队列
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- 1.7.1 内核函数
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- 1.7.1.1 定义work
- 1.7.1.2 使用work：schedule_work
- 1.7.1.3 其他函数
驱动中没有数据时，APP1在内核态执行到drv_read时会休眠。所谓休眠就是把自己的状态改为非RUNNING，这样内核的调度器就不会让它运行。当按下按键，驱动程序中的中断服务程序被调用，它会记录数据，并唤醒APP1。所以唤醒就是把程序的状态改为RUNNING，这样内核的调度器有合适的时间就会让它运行。当APP1再次运行时，就会继续执行drv_read中剩下的代码，把数据复制回用户空间，返回用户空间。APP1的执行过程如下图的红色实线所示，它被分成了2段：
比较重要的参数就是：
① wq：waitqueue，等待队列
休眠时除了把程序状态改为非RUNNING之外，还要把进程/进程放入wq中，以后中断服务程序要从wq中把它取出来唤醒。
没有wq的话，茫茫人海中，中断服务程序去哪里找到你br> ② condition
这可以是一个变量，也可以是任何表达式。表示“一直等待，直到condition为真”。
1.1.2.2 唤醒函数
参考内核源码：includelinuxwait.h。
要休眠的线程，放在wq队列里，中断处理函数从wq队列里把它取出来唤醒。
所以，我们要做这几件事：
① 初始化wq队列
② 在驱动的read函数中，调用wait_event_interruptible：
它本身会判断event是否为FALSE，如果为FASLE表示无数据，则休眠。
当从wait_event_interruptible返回后，把数据复制回用户空间。
③ 在中断服务程序里：
设置event为TRUE，并调用wake_up_interruptible唤醒线程。
1.1.4 编程
使用GIT命令载后，源码位于这个目录下：
03_read_key_irq_circle_buffer使用了环型缓冲区，可以避免按键丢失。
1.1.4.1 驱动程序关键代码
02_read_key_irqgpio_key_drv.c中，要先定义“wait queue”：
在驱动的读函数里调用wait_event_interruptible：
第49行并不一定会进入休眠，它会先判断g_key是否为TRUE。
执行到第50行时，表示要么有了数据(g_key为TRUE)，要么有信号等待处理(本节课程不涉及信号)。
假设g_key等于0，那么APP会执行到上述代码第49行时进入休眠状态。它被谁唤醒控制的中断服务程序：
上述代码中，第72行确定按键值g_key，g_key也就变为TRUE了。
然后在第73行唤醒gpio_key_wait中的第1个线程。
注意这2个函数，一个没有使用“&”，另一个使用了“&”：
1.1.4.2 应用程序
应用程序并不复杂，调用open、read即可，代码在button_test.c中：
在33行～38行的循环中，APP基本上都是休眠状态。你可以执行top命令查看CPU占用率。
1.1.5 上机实验
跟上一节视频类似，需要先修改设备树，请使用上一节视频的设备树文件。
然后安装驱动程序，运行测试程序。
1.1.6 使用环形缓冲区改进驱动程序
使用GIT命令载后，源码位于这个目录下：
使用环形缓冲区，可以在一定程序上避免按键数据丢失，关键代码如下：
妈妈怎么知道卧室里小孩醒了br> ① 时不时进房间看一下：查询方式
简单，但是累
② 进去房间陪小孩一起睡觉，小孩醒了会吵醒她：休眠-唤醒
不累，但是妈妈干不了活了
③ 妈妈要干很多活，但是可以陪小孩睡一会，定个闹钟：poll方式
要浪费点时间，但是可以继续干活。
妈妈要么是被小孩吵醒，要么是被闹钟吵醒。
④ 妈妈在客厅干活，小孩醒了他会自己走出房门告诉妈妈：异步通知
妈妈、小孩互不耽误
使用休眠-唤醒的方式等待某个事件发生时，有一个缺点：等待的时间可能很久。我们可以加上一个超时时间，这时就可以使用poll机制。
① APP不知道驱动程序中是否有数据，可以先调用poll函数查询一下，poll函数可以传入超时时间；
② APP进入内核态，调用到驱动程序的poll函数，如果有数据的话立刻返回；
③ 如果发现没有数据时就休眠一段时间；
④ 当有数据时，比如当按下按键时，驱动程序的中断服务程序被调用，它会记录数据、唤醒APP；
⑤ 当超时时间到了之后，内核也会唤醒APP；
⑥ APP根据poll函数的返回值就可以知道是否有数据，如果有数据就调用read得到数据
1.2.2 使用流程
妈妈进入房间时，会先看小孩醒没醒，闹钟响之后走出房间之前又会再看小孩醒没醒。
注意：看了2次小孩！
POLL机制也是类似的，流程如下：
函数执行流程如上图①～⑧所示，重点从③开始看。假设一开始无按键数据：
③ APP调用poll之后，进入内核态；
④ 导致驱动程序的drv_poll被调用：
注意，drv_poll要把自己这个线程挂入等待队列wq中；假设不放入队列里，那以后发生中断时，中断服务程序去哪里找到你嘛br> drv_poll还会判断一下：有没有数据啊回这个状态。
⑤ 假设当前没有数据，则休眠一会；
⑥ 在休眠过程中，按下了按键，发生了中断：
在中断服务程序里记录了按键值，并且从wq中把线程唤醒了。
⑦ 线程从休眠中被唤醒，继续执行for循环，再次调用drv_poll：
drv_poll返回数据状态
⑧ 哦，你有数据，那从内核态返回到应用态吧
⑨ APP调用read函数读数据
如果一直没有数据，调用流程也是类似的，重点从③开始看，如下：
③ APP调用poll之后，进入内核态；
④ 导致驱动程序的drv_poll被调用：
注意，drv_poll要把自己这个线程挂入等待队列wq中；假设不放入队列里，那以后发生中断时，中断服务程序去哪里找到你嘛br> drv_poll还会判断一下：有没有数据啊回这个状态。
⑤ 假设当前没有数据，则休眠一会；
⑥ 在休眠过程中，一直没有按下了按键，超时时间到：内核把这个线程唤醒；
⑦ 线程从休眠中被唤醒，继续执行for循环，再次调用drv_poll：
drv_poll返回数据状态
⑧ 哦，你还是没有数据，但是超时时间到了，那从内核态返回到应用态吧
⑨ APP不能调用read函数读数据
注意几点：
① drv_poll要把线程挂入队列wq，但是并不是在drv_poll中进入休眠，而是在调用drv_poll之后休眠
② drv_poll要返回数据状态
③ APP调用一次poll，有可能会导致drv_poll被调用2次
④ 线程被唤醒的原因有2：中断发生了去队列wq中把它唤醒，超时时间到了内核把它唤醒
⑤ APP要判断poll返回的原因：有数据，还是超时。有数据时再去调用read函数。
1.2.3 驱动编程
使用poll机制时，驱动程序的核心就是提供对应的drv_poll函数。
在drv_poll函数中要做2件事：
① 把当前线程挂入队列wq：poll_wait
APP调用一次poll，可能导致drv_poll被调用2次，但是我们并不需要把当前线程挂入队列2次。
可以使用内核的函数poll_wait把线程挂入队列，如果线程已经在队列里了，它就不会再次挂入。
② 返回设备状态：
APP调用poll函数时，有可能是查询“有没有数据可以读”：POLLIN，也有可能是查询“你有没有空间给我写数据”：POLLOUT。
所以drv_poll要返回自己的当前状态：(POLLIN | POLLRDNORM) 或 (POLLOUT | POLLWRNORM)。来源：da..
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