POLL机制

文章目录

  • 一、POLL机制
    • 1、应用场景
    • 2、执行流程
  • 二、程序
    • 1、驱动程序
    • 2、测试应用程序
  • 三、总结

一、POLL机制

1、应用场景

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。
简单理解就是： 我在等待一个外设信号，但 POLL机制 比 休眠-唤醒的死等 多了一个功能就是我可以设置超时时间，假如超时后，我的应用程序又应该去执行什么。相比之下，在应用程序中会多了一些灵活性。

2、执行流程

在这里插入图片描述
首先，我们熟悉当应用程序执行open()函数时，内核会调用驱动里对应的drv_open()函数。poll()函数也差不多，当应用程序执行poll()函数，内核最终会调用到驱动里对应的drv_poll()函数。
但是，应用程序中的poll() 和 驱动程序的drv_poll()中间的sys_poll()还会做些事情。

如上图，我们从第三步开始分析（基于读取按键值的情景）：
①、…
②、…
③、应用程序poll()执行后，进入到sys_poll()，里面的程序是内核开发者完成的；
④、sys_poll()里有个for循环，此时会调用驱动层里我们写的drv_poll()，drv_poll()只做两件事：
第一、drv_poll()要把自己这个线程挂入等待队列 wq 中，但未休眠；
第二、返回状态；
⑤、此时drv_poll()返回没有数据，则sys_poll()进入到else分支开始休眠；若休眠时间超过指定时间，则回到for循环开头再次调用drv_poll()，drv_poll()依旧返回没数据，但目前已经超时，sys_poll()开始返回到应用层，应用层收到的结果是超时；
⑥、假如在休眠时，按键按下且数据被记录，按键中断程序会唤醒线程；
⑦、此时sys_poll()重新回到for循环开头再次调用drv_poll()，drv_poll()知道有按键按下了，则返回有数据；⑧、sys_poll()随后经过if判断后返回到应用层，应用层收到的结果是有数据；
最后，应用程序中收到poll()返回的有数据，才会进一步调用read()函数读取按键值。

二、程序

1、驱动程序

#include <linux/module.h>
#include <linux/poll.h>#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/slab.h>struct gpio_key{int gpio;struct gpio_desc *gpiod;int flag;int irq;
} ;static struct gpio_key *gpio_keys_100ask;/* 主设备号                                                                 */
static int major = 0;
static struct class *gpio_key_class;/* 环形缓冲区 */
#define BUF_LEN 128
static int g_keys[BUF_LEN];
static int r, w;#define NEXT_POS(x) ((x+1) % BUF_LEN)static int is_key_buf_empty(void)
{return (r == w);
}static int is_key_buf_full(void)
{return (r == NEXT_POS(w));
}static void put_key(int key)
{if (!is_key_buf_full()){g_keys[w] = key;w = NEXT_POS(w);}
}static int get_key(void)
{int key = 0;if (!is_key_buf_empty()){key = g_keys[r];r = NEXT_POS(r);}return key;
}static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(gpio_key_wait);/* 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体                   */
static ssize_t gpio_key_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{//printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);int err;int key;wait_event_interruptible(gpio_key_wait, !is_key_buf_empty());key = get_key();err = copy_to_user(buf, &key, 4);return 4;
}static unsigned int gpio_key_drv_poll(struct file *fp, poll_table * wait)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);poll_wait(fp, &gpio_key_wait, wait);return is_key_buf_empty() ? 0 : POLLIN | POLLRDNORM;
}/* 定义自己的file_operations结构体                                              */
static struct file_operations gpio_key_drv = {.owner	 = THIS_MODULE,.read    = gpio_key_drv_read,.poll    = gpio_key_drv_poll,
};static irqreturn_t gpio_key_isr(int irq, void *dev_id)
{struct gpio_key *gpio_key = dev_id;int val;int key;val = gpiod_get_value(gpio_key->gpiod);printk("key %d %d\n", gpio_key->gpio, val);key = (gpio_key->gpio << 8) | val;put_key(key);wake_up_interruptible(&gpio_key_wait);return IRQ_HANDLED;
}/* 1. 从platform_device获得GPIO* 2. gpio=>irq* 3. request_irq*/
static int gpio_key_probe(struct platform_device *pdev)
{int err;struct device_node *node = pdev->dev.of_node;int count;int i;enum of_gpio_flags flag;printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);count = of_gpio_count(node);if (!count){printk("%s %s line %d, there isn't any gpio available\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return -1;}gpio_keys_100ask = kzalloc(sizeof(struct gpio_key) * count, GFP_KERNEL);for (i = 0; i < count; i++){gpio_keys_100ask[i].gpio = of_get_gpio_flags(node, i, &flag);if (gpio_keys_100ask[i].gpio < 0){printk("%s %s line %d, of_get_gpio_flags fail\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return -1;}gpio_keys_100ask[i].gpiod = gpio_to_desc(gpio_keys_100ask[i].gpio);gpio_keys_100ask[i].flag = flag & OF_GPIO_ACTIVE_LOW;gpio_keys_100ask[i].irq  = gpio_to_irq(gpio_keys_100ask[i].gpio);}for (i = 0; i < count; i++){err = request_irq(gpio_keys_100ask[i].irq, gpio_key_isr, IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING, "100ask_gpio_key", &gpio_keys_100ask[i]);}/* 注册file_operations 	*/major = register_chrdev(0, "100ask_gpio_key", &gpio_key_drv);  /* /dev/gpio_key */gpio_key_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_gpio_key_class");if (IS_ERR(gpio_key_class)) {printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);unregister_chrdev(major, "100ask_gpio_key");return PTR_ERR(gpio_key_class);}device_create(gpio_key_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "100ask_gpio_key"); /* /dev/100ask_gpio_key */return 0;
}static int gpio_key_remove(struct platform_device *pdev)
{//int err;struct device_node *node = pdev->dev.of_node;int count;int i;device_destroy(gpio_key_class, MKDEV(major, 0));class_destroy(gpio_key_class);unregister_chrdev(major, "100ask_gpio_key");count = of_gpio_count(node);for (i = 0; i < count; i++){free_irq(gpio_keys_100ask[i].irq, &gpio_keys_100ask[i]);}kfree(gpio_keys_100ask);return 0;
}static const struct of_device_id ask100_keys[] = {{ .compatible = "100ask,gpio_key" },{ },
};/* 1. 定义platform_driver */
static struct platform_driver gpio_keys_driver = {.probe      = gpio_key_probe,.remove     = gpio_key_remove,.driver     = {.name   = "100ask_gpio_key",.of_match_table = ask100_keys,},
};/* 2. 在入口函数注册platform_driver */
static int __init gpio_key_init(void)
{int err;printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);err = platform_driver_register(&gpio_keys_driver); return err;
}/* 3. 有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，就会去调用这个出口函数*     卸载platform_driver*/
static void __exit gpio_key_exit(void)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);platform_driver_unregister(&gpio_keys_driver);
}/* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点                                     */
module_init(gpio_key_init);
module_exit(gpio_key_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

2、测试应用程序

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <poll.h>/** ./button_test /dev/100ask_button0**/
int main(int argc, char **argv)
{int fd;int val;struct pollfd fds[1];int timeout_ms = 5000;int ret;/* 1. 判断参数 */if (argc != 2) {printf("Usage: %s <dev>\n", argv[0]);return -1;}/* 2. 打开文件 */fd = open(argv[1], O_RDWR);if (fd == -1){printf("can not open file %s\n", argv[1]);return -1;}fds[0].fd = fd;fds[0].events = POLLIN;while (1){/* 3. 读文件 */ret = poll(fds, 1, timeout_ms);if ((ret == 1) && (fds[0].revents & POLLIN)){read(fd, &val, 4);printf("get button : 0x%x\n", val);}else{printf("timeout\n");}}close(fd);return 0;
}

三、总结

1、以上专业术语或名词解释有个人理解，感谢指点纠错！

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