Samsung_tiny4412(驱动笔记07)----spinlock,semaphore,atomic,mutex,completion,interrupt
2025-01-15 来源：cnblogs
/***********************************************************************************
*
* spinlock,semaphore,atomic,mutex,completion,interrupt
*
* 声明:
* 1. 本系列文档是在vim下编辑,请尽量是用vim来阅读,在其它编辑器下可能会
* 不对齐,从而影响阅读.
* 2. 本文中有些源代码没有全部帖出来,主要是因为篇幅太大的原因;
* 3. 基于2中的原因,本文借鉴了python中的缩进代码风格进行代码的体现:
* 1. 有些代码中的'...'代表省略了不影响阅读的代码;
* 2. 如下代码缩进代表在一个函数内部的代码,至于在什么函数里,不影响阅读:
* ... //省略代码
* struct test_s {
* };
* ... //省略代码
*
* //进入临界区之前加锁 }
* spin_lock(&p->lock); |
* | |
* /* 有效代码 */ |-->|采用缩进,代表在一个函数内
* | |的代码
* //出临界区之后解锁 |
* spin_unlock(&p->lock); }
*
* ... //省略代码
* int __init test_init(void)
* {
* ... //省略代码
* }
* ... //省略代码
*
**********************************************************************************/
\\\\--*目录*--////////
| 一. spinlock接口;
| 二. semaphore接口;
| 三. atomic接口;
| 四. mutex接口;
| 五. completion接口;
| 六. interrupt接口;
| 七. 按键驱动大致写法;
| 八. 测试按键驱动;
\\\\\\//////////////
一. spinlock接口:
1. 声明: spinlock_t lock;
2. 初始化: spin_lock_init(&test.lock);
3. 获取自旋锁: spin_lock(&p->lock);
4. 释放自旋锁: spin_unlock(&p->lock);
5. spin_lock接口使用Demo:
...
struct test_s {
struct file_operations fops;
spinlock_t lock;
int major;
};
...
//进入临界区之前加锁
spin_lock(&p->lock);
for(i = 0; i < 3; i++)
{
printk('count = %d, %s', cnt++, kbuf);
/*msleep(10);*/
mdelay(10);
}
//出临界区之后解锁
spin_unlock(&p->lock);
...
int __init test_init(void)
{
int ret;
// 初始化spin_lock
spin_lock_init(&test.lock);
ret = register_chrdev(test.major,
DEV_NAME, &test.fops);
if(ret > 0)
{
test.major = ret;
printk('major = %dn', test.major);
ret = 0;
}
return ret;
}
...
二. semaphore接口:
1. 定义: struct semaphore sem;
2. 定义一个信号量,并初始化: DEFINE_SEMAPHORE(name);
3. 初始化: sema_init(&test.sem, 1);
4. 3种获取信号量:
1. down(&p->sem);
2. down_interruptible(&p->sem);
3. down_trylock(&p->sem);
5. 释放信号量: up(&p->sem);
6. semaphore接口使用Demo:
...
struct test_s {
struct file_operations fops;
/**
* spinlock_t lock;
* volatile int count;
*/
struct semaphore sem;
int major;
};
...
/**
* spin_lock(&p->lock);
* if(p->count <= 0)
* {
* spin_unlock(&p->lock);
* return -EAGAIN;
* }
* p->count--;
* spin_unlock(&p->lock);
*/
//加不了锁,睡眠等待
/*down(&p->sem);*/
if(down_trylock(&p->sem))
return -EAGAIN;
for(i = 0; i < 3; i++)
{
printk('count = %d, %s', cnt++, kbuf);
msleep(10);
}
up(&p->sem);
/**
* spin_lock(&p->lock);
* p->count++;
* spin_unlock(&p->lock);
*/
...
int __init test_init(void)
{
int ret;
/**
* spin_lock_init(&test.lock);
* test.count = 1;
*/
sema_init(&test.sem, 1);
ret = register_chrdev(test.major,
DEV_NAME, &test.fops);
if(ret > 0)
{
test.major = ret;
printk('major = %dn', test.major);
ret = 0;
}
return ret;
}
...
三. atomic接口:
1. 头文件: linux-3.5/include/linux/atomic.h
2. 声明定义: atomic_t val; atomic_t *v = &val;
3. 读取原子变量的值: atomic_read(v);
4. 修改原子变量的值: atomic_set(v, i);
5. 原子变量自加1: atomic_inc(v); --> v += 1;
6. 原子变量自减1: atomic_dec(v); --> v -= 1;
7. 原子变量自加1并检测是否为0: atomic_inc_and_test(v); v += 1,判断结果是否为0
8. 原子变量自减1并检测是否为0: atomic_dec_and_test(v); v -= 1,判断结果是否为0
9. 原子变量自加1并返回原子变量的值: atomic_inc_return(v)
10. 原子变量自减1并返回原子变量的值: atomic_dec_return(v)
11. 比较变量i和原子变量的值是否相等: atomic_sub_and_test(i, v)
12. atomic接口使用Demo:
...
struct test_s {
struct file_operations fops;
atomic_t v;
int major;
};
typedef struct test_s test_t;
static int test_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
test_t *p;
p = container_of(file->f_op, test_t, fops);
file->private_data = p;
if(!atomic_dec_and_test(&p->v))
{
atomic_inc(&p->v);
return -EAGAIN;
}
printk('Open.n');
return 0;
}
static int test_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
test_t *p = file->private_data;
printk('Close.n');
atomic_inc(&p->v);
return 0;
}
...
int __init test_init(void)
{
int ret;
atomic_set(&test.v, 1);
ret = register_chrdev(test.major,
DEV_NAME, &test.fops);
if(ret > 0)
{
test.major = ret;
printk('major = %dn', test.major);
ret = 0;
}
return ret;
}
...
四. mutex接口:
1. 定义: struct mutex lock;
2. 定义一个互斥锁,并初始化: DEFINE_MUTEX(mutexname);
3. 初始化: mutex_init(&lock);
4. 3种加锁方式:
1. mutex_lock(&lock);
2. mutex_lock_interruptible(&lock);
3. mutex_trylock(&lock);
5. 解锁: mutex_unlock(&lock);
6. mutex接口使用Demo:
...
struct test_s {
struct file_operations fops;
/*struct semaphore sem;*/
struct mutex lock;
int major;
};
typedef struct test_s test_t;
...
/*mutex_lock(&p->lock);*/
/*
*if(mutex_lock_interruptible(&p->lock))
* return -EINTR;
*/
if(!mutex_trylock(&p->lock))
return -EAGAIN;
for(i = 0; i < 3; i++)
{
printk('count = %d, %s', cnt++, kbuf);
msleep(10);
}
mutex_unlock(&p->lock);
...
int __init test_init(void)
{
int ret;
mutex_init(&test.lock);
ret = register_chrdev(test.major, DEV_NAME, &test.fops);
if(ret > 0)
{
test.major = ret;
printk('major = %dn', test.major);
ret = 0;
}
return ret;
}
五. completion接口:
1. 定义: struct completion com;
2. 定义一个完成量,并初始化: DECLARE_COMPLETION(work)
3. 初始化: init_completion(&com);
4. 2种等待完成:
1. wait_for_completion(&com);
2. wait_for_completion_interruptible(&com);
5. 2种通知完成量:
1. complete(&com);
2. complete_all(&com);
6. mutex接口使用Demo:
...
struct test_s {
struct file_operations fops;
struct completion com;
int major;
};
typedef struct test_s test_t;
...
static ssize_t test_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
test_t *p = file->private_data;
//在完成量com上阻塞
/*wait_for_completion(&p->com);*/
if(wait_for_completion_interruptible(&p->com))
return -ERESTARTSYS;
printk('Read data.n');
return count;
}
static ssize_t test_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
test_t *p = file->private_data;
printk('Write data.n');
/*complete(&p->com);*/
//通知所有阻塞的进程
complete_all(&p->com);
return count;
}
...
int __init test_init(void)
{
int ret;
init_completion(&test.com);
ret = register_chrdev(test.major,
DEV_NAME, &test.fops);
if(ret > 0)
{
test.major = ret;
printk('major = %dn', test.major);
ret = 0;
}
return ret;
}
...
六. interrupt接口:
1. 查看系统中断处理信息: cat /proc/interrupts
2. 申请并注册中断处理函数:
static inline int __must_check request_irq( unsigned int irq, irq_handler_t handler,
unsigned long flags, const char *name, void *dev_data);
3. 释放中断,并取消中断处理函数:
void free_irq(unsigned int irq, void *dev_data);
4. 代码执行环境:
1. 中断上下文: in_interrupt(); ---> 判断执行环境是否是中断上下文
1. 软中断上下文: in_softirq(); ---> 判断执行环境是否是soft irq
2. 外部中断上下文: in_irq(); ---> 判断执行环境是否是硬件中断处理环境
2. 进程上下文.
5. 共享中断方法:
1. request_irq()指定共享标志 IRQF_SHARED;
2. request_irq()最后一个参数不能传递NULL,传递当前驱动全局变量地址;
6. 将系统gpio编号转换成对应的外部中断: gpio_to_irq();
7. spinlock中断中使用Demo:
...
struct test_s {
struct file_operations fops;
spinlock_t lock;
int major;
};
typedef struct test_s test_t;
...
int critical(const char *s, spinlock_t *lock)
{
int i;
unsigned long flag;
static int cnt = 0;
/*spin_lock(lock);*/
/*local_irq_disable();*/
/*local_irq_save(flag);*/
/*spin_lock_irq(lock);*/
spin_lock_irqsave(lock, flag);
for(i = 0; i < 3; i++)
{
printk('count = %d, %s', cnt++, s);
mdelay(1000);
}
spin_unlock_irqrestore(lock, flag);
/*spin_unlock_irq(lock);*/
/*local_irq_restore(flag);*/
/*local_irq_enable();*/
/*spin_unlock(lock);*/
return 0;
}
static irqreturn_t irq_handler(int irq, void *arg)
{
test_t *p = arg;
critical('irqn', &p->lock);
return IRQ_HANDLED;
}
static ssize_t test_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
int ret;
char kbuf[count + 1];
test_t *p = file->private_data;
ret = copy_from_user(kbuf, buf, count);
if(ret)
return -EFAULT;
kbuf[count] = ' ';
if(critical(kbuf, &p->lock))
return -EAGAIN;
return count;
}
...
int __init test_init(void)
{
int ret;
spin_lock_init(&test.lock);
ret = register_chrdev(test.major,
DEV_NAME, &test.fops);
if(ret > 0)
{
test.major = ret;
printk('major = %dn', test.major);
ret = 0;
}
ret = request_irq(IRQ_EINT(26), irq_handler,
IRQF_TRIGGER_FALLING,
'key1', &test);
if(ret)
unregister_chrdev(test.major, DEV_NAME);
return ret;
}
...
七. 按键驱动大致写法:
#include #include #include #include #include #include #include #define DEV_NAME 'test' struct timer_list timer; struct btn_desc { int gpio; int num; char *name; }; int ev_key = 0; char key_state[] = {0, 0, 0, 0}; DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(wq); struct btn_desc btn[] = { { EXYNOS4_GPX3(2), 0, 'key1' }, { EXYNOS4_GPX3(3), 1, 'key2' }, { EXYNOS4_GPX3(4), 2, 'key3' }, { EXYNOS4_GPX3(5), 3, 'key4' } }; void timer_main(unsigned long data) { ev_key = 1; wake_up_interruptible(&wq); printk('timer_main.n'); } static irqreturn_t irq_handler(int irq, void *arg) { struct btn_desc *key = arg; key_state[key->num] = 1; mod_timer(&timer, jiffies + 20); return IRQ_HANDLED; } static int test_open(struct inode *inode, struct file *file) { int i, irq, ret; for(i = 0; i < ARRAY_SIZE(btn); i++) { //irq = IRQ_EINT(26+i); //irq可以通过这种方法获得 irq = gpio_to_irq(btn[i].gpio); ret = request_irq(irq, irq_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_SHARED, btn[i].name, &btn[i]); if(ret) break; } if(ret) { for(--i; i >= 0; i--) { irq = gpio_to_irq(btn[i].gpio); free_irq(irq, &btn[i]); } return ret; } return 0; } static int test_close(struct inode *inode, struct file *file) { int i, irq; for(i = 0; i < ARRAY_SIZE(btn); i++) { irq = gpio_to_irq(btn[i].gpio); free_irq(irq, &btn[i]); } return 0; } static ssize_t test_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *pos) { int ret; if(count > ARRAY_SIZE(key_state)) count = ARRAY_SIZE(key_state); while(!ev_key) { if(file->f_flags & O_NONBLOCK) return -EAGAIN; if(wait_event_interruptible(wq, ev_key)) return -ERESTARTSYS; } ret = copy_to_user(buf, key_state, count); if(ret) return -EFAULT; memset(key_state, 0, sizeof(key_state)); ev_key = 0; return count; } static struct file_operations fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = test_open, .release = test_close, .read = test_read, }; int major; int __init test_init(void) { int ret; setup_timer(&timer, timer_main, 11223344); ret = register_chrdev(major, DEV_NAME, &fops); if(ret > 0) { major = ret; printk('major = %dn', major); ret = 0; } return ret; } void __exit test_exit(void) { del_timer_sync(&timer); unregister_chrdev(major, DEV_NAME); } module_init(test_init); module_exit(test_exit); MODULE_LICENSE('GPL'); 八. 测试按键驱动: #include #include #include #include #include int main(int argc, char **argv) { int fd, i, ret; char buf[4]; fd = open(argv[1], O_RDWR); if(-1 == fd) { perror('open'); exit(1); } while(1) { ret = read(fd, buf, sizeof(buf)); if(4 != ret) continue; for(i = 0; i < sizeof(buf); i++) { if(buf[i] == 1) printf('key%d down.n', i + 1); } } close(fd); return 0; }
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