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linux驱动开发--字符设备:原子操作
解决竞态问题的途径是保证对共享资源的互斥访问,所谓互斥访问是指一个执行单元在访问共享资源的时候,其他的执行单元被禁止访问。
访问共享资源的代码区域称谓临界区(critical sections),临界区需要以某种互斥机制加以保护。中断屏蔽、原子操作、自旋锁和信号量是Linux设备驱动中可采用的互斥途径。
原子操作
原子操作指的是在执行过程中不会被别的代码路径所中断的操作。
Linux内核停工了一系列函数来实现内核中的原子操作。这些函数分为两类,分别针对位和整型变量进行原子操作。他们的共同点是在任何情况下操作都是原子的,内核代码可以安全地调用他们而不被打断。位和整型变量原子操作都是依赖底层cpu的原子操作来实现,因此所有这些函数都与cpu架构密切相关。
整型原子操作
设置原子变量的值
void atomic_set(atomic_t *v, int i);//设置原子变量的值为i
atomic_t v = ATOMIC_INIT(0);//定义原子变量v并初始化为0
获取原子变量的值
atomic_read(atomic_t *v);//返回原子变量的值
原子变量加/减
void atomic_add(int i, atomic_t *v);//原子变量增加i
void atomic_sub(int i, atomic_t *v);//原子变量减少i
原子变量自增/自减
void atomic_inc(atomic_t *v);//原子变量增加i
void atomic_dec(atomic_t *v);//原子变量减少i
操作并测试
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);
上述操作对原子变量执行自增、自减、和减操作后测试其是否为0,为0则返回true,否则返回false。
操作并返回
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);
上述操作对原子变量进行加、减和自增、自减操作,并返回新的值。
位原子操作
设置位
void set_bit(nr, void *addr);//设置addr地址的第nr位,所谓设置位即将位写为1
清除位
void clear_bit(nr, void *addr);//清除addr地址的第nr位,将位写为0
改变位
void change_bit(nr, void *addr);//对addr地址的第nr位进行反置
测试位
Test_bit(nr, void *addr);//返回addr地址的第nr位
测试并操作位
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. * *文件名称: char_device_driver10.c *文件标识: 原子操作,针对设备节点打开的时候,不能再一次打开 *原子操作 *当前版本: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找一个尚未使用的 #define CDD_MINOR 0 #define CDD_COUNT 1//一个cdev控制两个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;//记录缓冲区中已经写入数据的长度 atomic_t av;//原子变量 //int opentimes;//打开计数 }; struct cdd_cdev *cdd_cdevp = NULL; unsigned long led_gpio_table[2] = { S5PV210_GPC1(3),//数字 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://点亮灯 //设置管脚为输出功能 //参数:1.要设置的管脚编号2.默认的输出值 0低电平1高电平 gpio_direction_output(led_gpio_table[data], 0); //禁止内部上拉 s3c_gpio_setpull(led_gpio_table[data], SEC_GPIO_PULL_NONE); //设置输出值 gpio_set_value(led_gpio_table[data], 1); break; case 0://熄灭灯 //设置管脚为输出功能 //参数:1.要设置的管脚编号2.默认的输出值 0低电平1高电平 gpio_direction_output(led_gpio_table[data], 0); //禁止内部上拉 s3c_gpio_setpull(led_gpio_table[data], SEC_GPIO_PULL_NONE); //设置输出值 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;//无效的参数 } 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);//生成设备号 //注册设备号;1、要注册的起始设备号2、连续注册的设备号个数3、名字 ret = register_chrdev_region(dev, CDD_COUNT, "cdd_demo"); }else{ // 动态分配设备号 ret = alloc_chrdev_region(&dev, cdd_minor, CDD_COUNT, "cdd_demo02"); } if(ret < 0){ printk("register_chrdev_region failed!\n"); goto failure_register_chrdev; } //获取主设备号 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; } /*创建设备类*/ 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到内核*/ cdev_add(&(cdd_cdevp[i].cdev), dev+i, 1); //初始化原子变量 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. * *文件名称: char_device_driver10_test.c *文件标识: 测试程序:telnet 连接上板子,执行一次。 板子本身再执行一次 * *当前版本: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> /*手工创建设备节点文件 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();//取走回车 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);//移动的文件的开头 break; default: break; } sleep(1); } close(fd); return 0; }
最后更新:2017-04-03 12:54:23