1、了解“异步通知”
“异步通知”的核心就是信号。信号是采用软件模拟的“中断”，它由“驱动程序”主动向“应用程序”发送信号，并报告自己可以访问了，“应用程序”收到信号以后，就从“驱动设备”中读取或者写入数据。整个过程就相当于“应用程序”收到了“驱动程序”发送过来了的一个中断，然后由“应用程序”去响应这个中断，在整个处理过程中，“应用程序”并没有去查询“驱动设备”是否可以访问，而是由“驱动设备”主动报告给“应用程序”的。
“异步通知”和处理器“处理硬件中断”有点相似。硬件中断是处理器提供的一种异步机制。中断被配置好以后，处理器就去处理其他的事情了。当中断发生时，就会调用与之对应的中断服务函数，处理具体的事务。
2、信号定义
在“arch/xtensa/include/uapi/asm/signal.h”文件中，定义了Linux所支持的所有信号，这些信号如下所示：
#define SIGHUP 1 /* 终端挂起或控制进程终止 */
#define SIGINT 2 /* 终端中断(Ctrl+C组合键) */
#define SIGQUIT 3 /* 终端退出(Ctrl+\组合键) */
#define SIGILL 4 /* 非法指令 */
#define SIGTRAP 5 /* debug使用，有断点指令产生 */
#define SIGABRT 6 /* 由abort(3)发出的退出指令 */
#define SIGIOT 6 /* IOT指令 */
#define SIGBUS 7 /* 总线错误 */
#define SIGFPE 8 /* 浮点运算错误 */
#define SIGKILL 9 /* 杀死、终止进程 */
#define SIGUSR1 10 /* 用户自定义信号1 */
#define SIGSEGV 11 /* 段违例(无效的内存段) */
#define SIGUSR2 12 /* 用户自定义信号2 */
#define SIGPIPE 13 /* 向非读管道写入数据 */
#define SIGALRM 14 /* 闹钟 */
#define SIGTERM 15 /* 软件终止 */
#define SIGSTKFLT 16 /* 栈异常 */
#define SIGCHLD 17 /* 子进程结束 */
#define SIGCONT 18 /* 进程继续 */
#define SIGSTOP 19 /* 停止进程的执行，只是暂停 */
#define SIGTSTP 20 /* 停止进程的运行(Ctrl+Z组合键) */
#define SIGTTIN 21 /* 后台进程需要从终端读取数据 */
#define SIGTTOU 22 /* 后台进程需要向终端写数据 */
#define SIGURG 23 /* 有"紧急"数据 */
#define SIGXCPU 24 /* 超过CPU资源限制 */
#define SIGXFSZ 25 /* 文件大小超额 */
#define SIGVTALRM 26 /* 虚拟时钟信号 */
#define SIGPROF 27 /* 时钟信号描述 */
#define SIGWINCH 28 /* 窗口大小改变 */
#define SIGIO 29 /* 可以进行输入/输出操作 */
#define SIGPOLL SIGIO
/* #define SIGLOS 29 */
#define SIGPWR 30 /* 断点重启 */
#define SIGSYS 31 /* 非法的系统调用 */
#define SIGUNUSED 31 /* 未使用信号 */
这些信号就相当于中断号,不同的中断号代表了不同的中断,不同的中断所做的处理不同，因此，“驱动程序”通过向“应用程序”发送不同的信号来实现不同的功能。
3、应用程序中的信号处理
信号处理函数原型：
typedef void (*sighandler_t)(int)
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler)
在应用程序中，使用signal()函数来设置指定信号的处理函数
signum：要设置处理函数的信号，
handler：信号的处理函数。
返回值：若设置成功，则返回信号的前一个处理函数；若设置失败，则返回 SIG_ERR。
举例：
打开终端
输入“ls回车”，列举“/home/zgq/”的子目录
输入“cd linux/回车”，切换到“/home/zgq/linux/”的目录
输入“ls回车”，列举“/home/zgq/linux/”的子目录
输入“cd Linux_Drivers/回车”，切换到“/home/zgq/linux/Linux_Drivers/”的目录
输入“ls回车”，列举“/home/zgq/linux/Linux_Drivers/”的子目录
输入“mkdir signaltest回车”，创建“/home/zgq/linux/signaltest/”目录
输入“cd signaltest/回车”，切换到“/home/zgq/linux/signaltest/”的目录
输入“vim signaltest.c”
输入signaltest.c程序如下：
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
//信号的处理函数
void sigint_handler(int num)
{
printf("\r\nSIGINT signal!\r\n");
exit(0);
}
int main(void)
{
signal(SIGINT, sigint_handler);
//设置“SIGINT信号”的处理函数为sigint_handler()
/*按下键盘上的“CTRL+C”组合键，会向当前正在占用终端的应用程序发出“SIGINT信号”，SIGINT信号默认的动作是关闭当前应用程序*/
while(1);
return 0;
}
按下“ESC键”，输入“:wq”，保存退出
编译：
gcc signaltest.c -o signaltest
运行程序：
输入“./signaltest回车”，打开signaltest这个应用程序；
若发送“SIGINT信号”，则按下键盘上的“CTRL+C”组合键。
4、驱动程序中的信号处理
#include <linux/fs.h> //使能fasync_struct结构
fasync_struct结构体如下：
struct fasync_struct {
spinlock_t fa_lock; /* 自旋锁fa_lock */
int magic;
int fa_fd;
struct fasync_struct *fa_next; /* singly linked list */
struct file *fa_file;
struct rcu_head fa_rcu;
};
设备驱动中file_operations操作集中的fasync()函数格式如下：
int (*fasync) (int fd, struct file *filp, int on)
fasync_helper()函数原型如下：
int fasync_helper(int fd, struct file * filp, int on, struct fasync_struct **fapp)
//fasync_helper()函数的前3个参数和fasync()函数一样
//fasync_helper()函数的第4个参数fasync_struct结构体指针变量。
/*当“应用程序”通过“fcntl(fd,F SETFL, flags|FASYNC)”改变fasync标记的时候，“驱动程序” file_operations操作集中的fasync()函数就会被执行*/
举例：
#include <linux/fs.h> //使能fasync_struct结构
struct xxx_dev{
dev_t devid; /*声明32位变量devid用来给保存设备号*/
int major; /*主设备号*/
int minor; /*次设备号*/
struct cdev cdev; /*字符设备结构变量cdev */
struct class *class; /*类*/
struct device *device; /*设备*/
atomic_t lock; /*原子变量*/
struct fasync_struct *async_queue; /* fasync_struct结构体，即“异步通知”结构体 */
};
/*fasync函数，用于处理异步通知
fd : 文件描述符
filp : 要打开的设备文件(文件描述符)
on : 模式
返回值: 负数表示函数执行失败
*/
/*当“应用程序”通过“fcntl(fd,F SETFL, flags|FASYNC)”改变fasync标记的时候，
“驱动程序” file_operations操作集中的xxx_fasync()函数就会被执行*/
static int xxx_fasync(int fd, struct file *filp, int on)
{
struct xxx_dev *dev = filp->private_data;
if (fasync_helper(fd, filp, on, &dev->async_queue) < 0)
{
return -EIO;
}
return 0;
}
/*声明file_operations结构变量MyCharDevice_fops*/
/*它是指向设备的操作函数集合变量*/
const struct file_operations xxx_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = xxx_open,
.read = xxx_read,
.write = xxx_write,
.release = xxx_release,
.fasync = xxx_fasync,
};
在关闭驱动文件时，需要在file_operations操作集中的release()函数中释放fasync_struct，fasync_struct的释放函数同样为 fasync_helper，release()函数参数参考实例如下：
/* 关闭/释放设备 */
static int xxx_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct xxx_dev *dev = filp->private_data;
atomic_inc(&dev->lock);
/*关闭驱动文件的时候释放原子变量，便于其它线程使用*/
printk("xxx_release!\r\n");
return xxx_fasync(-1, filp, 0); /* 删除异步通知 */
}
当设备可以访问时，“驱动程序”则向“应用程序”发出信号，相当于产生“中断”。Kill_fasync()函数负责发送指定的信号，kill_fasync()函数原型如下：
void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band)
fp：要操作的 fasync struct
sig：要发送的信号
band：可读时设置为POLL_IN，可写时设置为POLL_OUT
返回值：无
5、应用程序对异步通知的处理：
应用程序对异步通知的处理包括以下三步:
1、注册信号处理函数
“应用程序”根据“驱动程序”所使用的信号来设置信号的处理函数；应用程序使用signal() 函数来设置信号的处理函数。
signal(SIGIO, sigio_signal_func);
/* 设置信号SIGIO的处理函数为sigio_signal_func() */
2、将本应用程序的进程号告诉给内核
fcntl(fd,F_SETOWN, getpid();/*将本应用程序的进程号告诉给内核*/
3、开启异步通知
使用如下两行程序开启异步通知：
flags = fentl(fd, F GETFL);/*获取当前的进程状态*/
fcntl(fd,F SETFL, flags |FASYNC);/*开启当前进程异步通知功能 */
重点就是通过fcntl()函数设置进程状态为FASYNC，经过这一步，驱动程序中的fasync()函数就会被执行。
