《APP读取按键值》

1.APP读取按键的方式

• 查询方式
• 休眠—唤醒方式
• poll方式
• 异步通知方式

 

1.1 查询方式

　　驱动程序中构造、注册一个 file_operations 结构体，里面提供有对应的 open,read 函数。APP 调用 open 时，导致驱动中对应的 open 函数被调用，在里面配置 GPIO 为输入引脚。APP 调用 read 时，导致驱动中对应的 read 函数被调用，它读取寄存器，把引脚状态直接返回给 APP。

 

1.2 休眠—唤醒方式

　　驱动程序中构造、注册一个 file_operations 结构体，里面提供有对应的 open,read 函数。

　　APP 调用 open 时，导致驱动中对应的 open 函数被调用，在里面配置 GPIO 为输入引脚；并且注册 GPIO 的中断处理函数。

　　APP 调用 read 时，导致驱动中对应的 read 函数被调用，如果有按键数据则直接返回给APP；否则 APP 在内核态休眠。

　　当用户按下按键时，GPIO 中断被触发，导致驱动程序之前注册的中断服务程序被执行。它会记录按键数据，并唤醒休眠中的 APP。

　　APP 被唤醒后继续在内核态运行，即继续执行驱动代码，把按键数据返回给 APP(的用户空间)。

 

1.3 poll方式

　　上面的休眠-唤醒方式有个缺点：如果用户一直没操作按键，那么 APP 就会永远休眠。我们可以给 APP 定个闹钟，这就是 poll 方式。

　　驱动程序中构造、注册一个 file_operations 结构体，里面提供有对应的 open,read,poll函数。

　　APP 调用 open 时，导致驱动中对应的 open 函数被调用，在里面配置 GPIO 为输入引脚；并且注册 GPIO 的中断处理函数。

　　APP 调用 poll 或 select 函数，意图是“查询”是否有数据，这 2 个函数都可以指定一个超时时间，即在这段时间内没有数据的话就返回错误。这会导致驱动中对应的 poll 函数被调用，如果有按键数据则直接返回给 APP；否则 APP 在内核态休眠一段时间。

　　当用户按下按键时，GPIO 中断被触发，导致驱动程序之前注册的中断服务程序被执行。它会记录按键数据，并唤醒休眠中的 APP。

　　如果用户没按下按键，但是超时时间到了，内核也会唤醒 APP。

　　所以 APP 被唤醒有 2 种原因：用户操作了按键，超时。被唤醒的 APP 在内核态继续运行，即继续执行驱动代码，把“状态”返回给 APP(的用户空间)。

　　APP 得到 poll/select 函数的返回结果后，如果确认是有数据的，则再调用 read 函数，这会导致驱动中的 read 函数被调用，这时驱动程序中含有数据，会直接返回数据。

 

1.4 异步通知方式

　　异步通知的实现原理是：内核给 APP 发信号。信号有很多种，这里发的是 SIGIO。

　　驱动程序中构造、注册一个 file_operations 结构体，里面提供有对应的 open,read,fasync函数。

　　APP 调用 open 时，导致驱动中对应的 open 函数被调用，在里面配置 GPIO 为输入引脚；并且注册 GPIO 的中断处理函数。

　　APP 给信号 SIGIO 注册自己的处理函数：my_signal_fun。

　　APP 调用 fcntl 函数，把驱动程序的 flag 改为 FASYNC，这会导致驱动程序的 fasync 函数被调用，它只是简单记录进程 PID。

　　当用户按下按键时，GPIO 中断被触发，导致驱动程序之前注册的中断服务程序被执行。它会记录按键数据，然后给进程 PID 发送 SIGIO 信号。

　　APP 收到信号后会被打断，先执行信号处理函数：在信号处理函数中可以去调用 read函数读取按键值。

　　信号处理函数返回后，APP 会继续执行原先被打断的代码。

 

2.应用程序之间发信号示例代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void my_sig_func(int signo)
{
    printf("get a signal : %d\n", signo);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int i = 0;

    signal(SIGIO, my_sig_func);

    while (1)
    {
    printf("Hello, world %d!\n", i++);
    sleep(2);
    }

    return 0;
}

 　　在Ubuntu上测试：

$ gcc -o signal signal.c // 编译程序
$ ./signal & // 后台运行
$ ps -A | grep signal // 查看进程 ID，假设是 9527
$ kill -SIGIO 9527 // 给这个进程发信号