驱动开发，IO模型，信号驱动IO实现过程

1.信号驱动IO框架图

分析：

信号驱动IO是一种异步IO方式。linux预留了一个信号SIGIO用于进行信号驱动IO。进程主程序注册一个SIGIO信号的信号处理函数，当硬件数据准备就绪后会发起一个硬件中断，在中断的处理函数中向当前进程发送一个SIGIO信号。进程收到SIGIO信号后执行信号处理函数，在信号处理函数中将数据读走即可。

应用层：1.打开设备文件，2注册SIGIO信号处理函数，3回调驱动中的fasync方法，4设置fd对应的驱动程序发送SIGIO信号只发送给当前进程

驱动层：完成异步对象的空间分配和初始化

硬件层：中断处理函数：发送SIGIO信号（用到异步对象的二级指针）

2.实现代码

---pro1.c---应用程序（信号驱动IO）

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>

char buf[128] = {0};
int fd;

void sigio_handler(int sig)
{
    read(fd, buf, sizeof(buf));
    printf("buf:%s\n", buf);
}

int main(int argc, const char *argv[])
{

    // 1打开设备文件
    fd = open("/dev/mmyled0", O_RDWR);
    if (fd < 0)
    {
        printf("自定义事件文件失败\n");
        exit(-1);
    }
    // 2注册SIGIO信号的处理函数
    signal(SIGIO, sigio_handler);

    // 3回调驱动中的fasync方法，完成发送信号之前的准备工作
    int flags = fcntl(fd,F_GETFL);  //获取文件描述符属性
    fcntl(fd,F_SETFL,flags|FASYNC);  //添加FASYNC属性就可以回调fasync操作方法
   
    // 4驱动发送信号只发送给当前进程
    fcntl(fd,F_SETOWN,getpid());

    while(1)
    {
        printf("...等待信号驱动IO事件...\n");
        sleep(1);
    }
    close(fd);

    return 0;
}

---pro2.c---应用程序（模拟模拟硬件数据到达）

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    char buf[128] = "hello world";
    int fd = open("/dev/mmyled0", O_RDWR);
    if (fd < 0)
    {
        printf("打开设备文件失败\n");
        exit(-1);
    }

    write(fd, buf, sizeof(buf));

    close(fd);

    return 0;
}

---driceio.c---驱动程序

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/wait.h>
#include<linux/poll.h>

char kbuf[128] = {0};
unsigned int major;
struct class *cls;
struct device *dev;
struct fasync_struct *fp;  //定义一个异步对象指针


// 封装操作方法
int mycdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    return 0;
}

ssize_t mycdev_read(struct file *file, char *ubuf, size_t size, loff_t *lof)
{
    int ret;
    ret = copy_to_user(ubuf, kbuf, size);
    if (ret)
    {
        printk("copy_to_ user err\n");
        return -EIO;
    }

    return 0;
}
ssize_t mycdev_write(struct file *file, const char *ubuf, size_t size, loff_t *lof)
{
    int ret;
    // 从用户拷贝数据，模拟硬件数据
    ret = copy_from_user(kbuf, ubuf, size);
    if (ret)
    {
        printk("copy_from_user err\n");
        return -EIO;
    }
    //内核模块发送信号
    kill_fasync(&fp,SIGIO,POLL_IN);

    return 0;
}
int mycdev_fasync(int fd,struct file *file,int on)  //异步操作方法
{
    //完成发送信号之前的准备工作
    //异步对象空间的分配语言初始化
    fasync_helper(fd,file,on,&fp);
    
    return 0;
}
int mycdev_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    return 0;
}

struct file_operations fops = {
    .open = mycdev_open,
    .read = mycdev_read,
    .fasync = mycdev_fasync,
    .write = mycdev_write,
    .release = mycdev_close,
};

// 入口函数
static int __init mycdev_init(void)
{
    major = register_chrdev(0, "myled", &fops);
    if (major < 0)
    {
        printk("字符设备驱动注册失败\n");
        return major;
    }
    printk("字符设备驱动注册成功:major=%d\n", major);

    // 向上提交目录
    cls = class_create(THIS_MODULE, "MYLED");
    if (IS_ERR(cls))
    {
        printk("向上提交目录失败\n");
        return -PTR_ERR(cls);
    }
    printk("向上提交目录成功\n");

    // 向上提交设备节点信息
    int i;
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        dev = device_create(cls, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "mmyled%d", i);
        if (IS_ERR(dev))
        {
            printk("向上提交设备节点信息失败\n");
            return -PTR_ERR(dev);
        }
    }
    printk("向上提交设备节点信息成功\n");

    return 0;
}

// 出口函数
static void __exit mycdev_exit(void)
{
    // 销毁设备节点信息
    int i;
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        device_destroy(cls, MKDEV(major, i));
    }

    // 销毁目录信息
    class_destroy(cls);

    // 字符设备驱动注销
    unregister_chrdev(major, "myled");
}

// 声明
// 入口函数地址
module_init(mycdev_init);
// 出口函数地址
module_exit(mycdev_exit);
// 遵循的GPL协议
MODULE_LICENSE("GPL");

3.测试结果