923
linux驅動開發--字符設備：原子操作
解決競態問題的途徑是保證對共享資源的互斥訪問，所謂互斥訪問是指一個執行單元在訪問共享資源的時候，其他的執行單元被禁止訪問。
訪問共享資源的代碼區域稱謂臨界區（critical sections），臨界區需要以某種互斥機製加以保護。中斷屏蔽、原子操作、自旋鎖和信號量是Linux設備驅動中可采用的互斥途徑。
原子操作
原子操作指的是在執行過程中不會被別的代碼路徑所中斷的操作。
Linux內核停工了一係列函數來實現內核中的原子操作。這些函數分為兩類，分別針對位和整型變量進行原子操作。他們的共同點是在任何情況下操作都是原子的，內核代碼可以安全地調用他們而不被打斷。位和整型變量原子操作都是依賴底層cpu的原子操作來實現，因此所有這些函數都與cpu架構密切相關。
整型原子操作
設置原子變量的值
void atomic_set(atomic_t *v, int i);//設置原子變量的值為i
atomic_t v = ATOMIC_INIT(0);//定義原子變量v並初始化為0
獲取原子變量的值
atomic_read(atomic_t *v);//返回原子變量的值
原子變量加/減
void atomic_add(int i, atomic_t *v);//原子變量增加i
void atomic_sub(int i, atomic_t *v);//原子變量減少i
原子變量自增/自減
void atomic_inc(atomic_t *v);//原子變量增加i
void atomic_dec(atomic_t *v);//原子變量減少i
操作並測試
int atomic_inc_and_test(atomic_t *v);
int atomic_dec_and_test(atomic_t *v);
int atomic_sub_and_test(int i, atomic_t *v);
上述操作對原子變量執行自增、自減、和減操作後測試其是否為0，為0則返回true，否則返回false。
操作並返回
int atomic_add_return(int i, atomic_t *v);
int atomic_sub_return(int i, atomic_t *v);
int atomic_inc_return(atomic_t *v);
int atomic_dec_return(atomic_t *v);
上述操作對原子變量進行加、減和自增、自減操作，並返回新的值。
位原子操作
設置位
void set_bit(nr, void *addr);//設置addr地址的第nr位，所謂設置位即將位寫為1
清除位
void clear_bit(nr, void *addr);//清除addr地址的第nr位，將位寫為0
改變位
void change_bit(nr, void *addr);//對addr地址的第nr位進行反置
測試位
Test_bit(nr, void *addr);//返回addr地址的第nr位
測試並操作位
int test_and_set_bit(nr, void *addr);
int test_and_clear_bit(nr, void *addr);
int test_and_change_bit(nr, void *addr);
/**
*Copyright (c) 2013.TianYuan
*All rights reserved.
*
*文件名稱: char_device_driver10.c
*文件標識: 原子操作,針對設備節點打開的時候，不能再一次打開
*原子操作
*當前版本：1.0
*作者：wuyq
*
*取代版本：xxx
*原作者：xxx
*完成日期：2013-11-29
*/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/slab.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/gpio.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>
MODULE_LICENSE("GPL");
#define CDD_MAJOR 200//cat /proc/devices找一個尚未使用的
#define CDD_MINOR 0
#define CDD_COUNT 1//一個cdev控製兩個led
dev_t dev = 0;
u32 cdd_major = 0;
u32 cdd_minor = 0;
struct class *dev_class = NULL;
#define BUF_SIZE 100
struct cdd_cdev{
struct cdev cdev;
struct device *dev_device;
u8 led;
char kbuf[BUF_SIZE];
u32 data_len;//記錄緩衝區中已經寫入數據的長度
atomic_t av;//原子變量
//int opentimes;//打開計數
};
struct cdd_cdev *cdd_cdevp = NULL;
unsigned long led_gpio_table[2] = {
S5PV210_GPC1(3),//數字
S5PV210_GPC1(4),
};
int cdd_open(struct inode* inode, struct file *filp)
{
struct cdd_cdev *pcdevp = NULL;
printk("enter cdd_open!\n");
pcdevp = container_of(inode->i_cdev, struct cdd_cdev, cdev);
printk("led = %d\n", pcdevp->led);
//初值1 dec0
if(!atomic_dec_and_test(&(pcdevp->av))){
printk("cdev is opened ,not allowed open again!\n");
atomic_inc(&(pcdevp->av));
return -EBUSY;
}
/*
if(!(pcdevp->opentimes-- == 1)){
printk("cdev is already open!\n");
pcdevp->opentimes++;
return -EBUSY;
}
*/
filp->private_data = pcdevp;
return 0;
}
int cdd_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *offset)
{
int ret = 0;
u32 pos = *offset;
u32 cnt = count;
struct cdd_cdev *cdevp = filp->private_data;
//printk("enter cdd_read!\n");
if(cnt > (cdevp->data_len-pos) ){
cnt = cdevp->data_len - pos;
}
ret = copy_to_user(buf, cdevp->kbuf+pos, cnt);
//printk("kernel kbuf content:%s\n", cdevp->kbuf);
*offset += cnt;
return ret;
}
int cdd_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *offset)
{
int ret = 0;
struct cdd_cdev *cdevp = filp->private_data;
u32 pos = *offset;
u32 cnt = count;
//printk("enter cdd_write!\n");
if(cnt > (BUF_SIZE - pos) ){
cnt = BUF_SIZE - pos;
}
ret = copy_from_user(cdevp->kbuf+pos, buf, cnt);
*offset += cnt;
if(*offset > cdevp->data_len){
cdevp->data_len = *offset;
}
return ret;
}
int cdd_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long data)
{
//printk("enter cdd_ioctl!\n");
switch(cmd){
case 1://點亮燈
//設置管腳為輸出功能
//參數：1.要設置的管腳編號2.默認的輸出值 0低電平1高電平
gpio_direction_output(led_gpio_table[data], 0);
//禁止內部上拉
s3c_gpio_setpull(led_gpio_table[data], SEC_GPIO_PULL_NONE);
//設置輸出值
gpio_set_value(led_gpio_table[data], 1);
break;
case 0://熄滅燈
//設置管腳為輸出功能
//參數：1.要設置的管腳編號2.默認的輸出值 0低電平1高電平
gpio_direction_output(led_gpio_table[data], 0);
//禁止內部上拉
s3c_gpio_setpull(led_gpio_table[data], SEC_GPIO_PULL_NONE);
//設置輸出值
gpio_set_value(led_gpio_table[data], 0);
break;
default:
return -EINVAL;
}
return 0;
}
int cdd_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct cdd_cdev *pcdevp = filp->private_data;
printk("enter cdd_release!\n");
atomic_inc(&(pcdevp->av));
//pcdevp->opentimes++;
return 0;
}
loff_t cdd_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence)
{
struct cdd_cdev *pcdevp = filp->private_data;
loff_t newpos = 0;
switch(whence){
case SEEK_SET:
newpos = offset;
break;
case SEEK_CUR:
newpos = filp->f_pos + offset;
break;
case SEEK_END:
newpos = pcdevp->data_len + offset;
break;
default:
return -EINVAL;//無效的參數
}
if( newpos<0 || newpos>= BUF_SIZE ){
return -EINVAL;
}
filp->f_pos = newpos;
return newpos;
}
struct file_operations cdd_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = cdd_open,
.read = cdd_read,
.write = cdd_write,
.ioctl = cdd_ioctl,
.release = cdd_release,
.llseek = cdd_llseek,
};
int __init cdd_init(void)
{
int ret = 0;
int i = 0;
if(cdd_major){
dev = MKDEV(CDD_MAJOR, CDD_MINOR);//生成設備號
//注冊設備號;1、要注冊的起始設備號2、連續注冊的設備號個數3、名字
ret = register_chrdev_region(dev, CDD_COUNT, "cdd_demo");
}else{
// 動態分配設備號
ret = alloc_chrdev_region(&dev, cdd_minor, CDD_COUNT, "cdd_demo02");
}
if(ret < 0){
printk("register_chrdev_region failed!\n");
goto failure_register_chrdev;
}
//獲取主設備號
cdd_major = MAJOR(dev);
printk("cdd_major = %d\n", cdd_major);
cdd_cdevp = kzalloc(sizeof(struct cdd_cdev)*CDD_COUNT, GFP_KERNEL);
if(IS_ERR(cdd_cdevp)){
printk("kzalloc failed!\n");
goto failure_kzalloc;
}
/*創建設備類*/
dev_class = class_create(THIS_MODULE, "cdd_class");
if(IS_ERR(dev_class)){
printk("class_create failed!\n");
goto failure_dev_class;
}
for(i=0; i<CDD_COUNT; i++){
/*初始化cdev*/
cdev_init(&(cdd_cdevp[i].cdev), &cdd_fops);
/*添加cdev到內核*/
cdev_add(&(cdd_cdevp[i].cdev), dev+i, 1);
//初始化原子變量
ATOMIC_SET(&(cdd_cdevp[i].av), 1);
/*
cdd_cdevp[i].opentimes = 1;
*/
/* “/dev/xxx” */
device_create(dev_class, NULL, dev+i, NULL, "cdd%d", i);
cdd_cdevp[i].led = i;
}
return 0;
failure_dev_class:
kfree(cdd_cdevp);
failure_kzalloc:
unregister_chrdev_region(dev, CDD_COUNT);
failure_register_chrdev:
return ret;
}
void __exit cdd_exit(void)
{
/*逆序消除*/
int i = 0;
for(; i < CDD_COUNT; i++){
device_destroy(dev_class, dev+i);
cdev_del(&(cdd_cdevp[i].cdev));
//cdev_del(&((cdd_cdevp+i)->cdev));
}
class_destroy(dev_class);
kfree(cdd_cdevp);
unregister_chrdev_region(dev, CDD_COUNT);
}
module_init(cdd_init);
module_exit(cdd_exit);
/**
*Copyright (c) 2013.TianYuan
*All rights reserved.
*
*文件名稱: char_device_driver10_test.c
*文件標識: 測試程序：telnet 連接上板子，執行一次。 板子本身再執行一次
*
*當前版本：1.0
*作者：wuyq
*
*取代版本：xxx
*原作者：xxx
*完成日期：2013-11-29
*/
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
/*手工創建設備節點文件
mknod /dev/cdd c 248 0
*/
int fd = 0;
char rbuf[100];
char wbuf[100] = "nihao!\n";
int main()
{
char ch;
fd = open("/dev/led0", O_RDWR);
if(fd < 0){
printf("open failed!\n");
return -1;
}
printf("open successed fd = %d\n", fd);
while(1)
{
printf("starting to test /dev/cdd...\n");
ch = getchar();
getchar();//取走回車
if(ch == 'q'){
break;
}
switch(ch){
case 'r':
memset(rbuf, 0, 100);//清空
read(fd, rbuf, 3);
printf("user space from kernel: %s\n", rbuf);
break;
case 'w':
write(fd, wbuf, strlen(wbuf) );
break;
case 'o':
ioctl(fd, 0, 0);
break;
case 'O':
ioctl(fd, 1, 0);
break;
case 'p':
ioctl(fd, 0, 1);
break;
case 'P':
ioctl(fd, 1, 1);
break;
case 'l':
lseek(fd, 0, SEEK_SET);//移動的文件的開頭
break;
default:
break;
}
sleep(1);
}
close(fd);
return 0;
}
最後更新：2017-04-03 12:54:23