信号：能提供一种类似中断的机制，当驱动程序可以访问的时候主动告诉应用程序。异步通知的核心就是信号。

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：

34 #define SIGHUP 1 /* 终端挂起或控制进程终止 */
35 #define SIGINT 2 /* 终端中断(Ctrl+C 组合键) */
36 #define SIGQUIT 3 /* 终端退出(Ctrl+\组合键) */
37 #define SIGILL 4 /* 非法指令 */
38 #define SIGTRAP 5 /* debug 使用，有断点指令产生 */
39 #define SIGABRT 6 /* 由 abort(3)发出的退出指令 */
40 #define SIGIOT 6 /* IOT 指令 */
41 #define SIGBUS 7 /* 总线错误 */
42 #define SIGFPE 8 /* 浮点运算错误 */
43 #define SIGKILL 9 /* 杀死、终止进程 */
44 #define SIGUSR1 10 /* 用户自定义信号 1 */
45 #define SIGSEGV 11 /* 段违例(无效的内存段) */
46 #define SIGUSR2 12 /* 用户自定义信号 2 */
47 #define SIGPIPE 13 /* 向非读管道写入数据 */
48 #define SIGALRM 14 /* 闹钟 */
49 #define SIGTERM 15 /* 软件终止 */
50 #define SIGSTKFLT 16 /* 栈异常 */
51 #define SIGCHLD 17 /* 子进程结束 */
52 #define SIGCONT 18 /* 进程继续 */
53 #define SIGSTOP 19 /* 停止进程的执行，只是暂停 */
54 #define SIGTSTP 20 /* 停止进程的运行(Ctrl+Z 组合键) */
55 #define SIGTTIN 21 /* 后台进程需要从终端读取数据 */
56 #define SIGTTOU 22 /* 后台进程需要向终端写数据 */
57 #define SIGURG 23 /* 有"紧急"数据 */
58 #define SIGXCPU 24 /* 超过 CPU 资源限制 */
59 #define SIGXFSZ 25 /* 文件大小超额 */
60 #define SIGVTALRM 26 /* 虚拟时钟信号 */
61 #define SIGPROF 27 /* 时钟信号描述 */
62 #define SIGWINCH 28 /* 窗口大小改变 */
63 #define SIGIO 29 /* 可以进行输入/输出操作 */
64 #define SIGPOLL SIGIO 
65 /* #define SIGLOS 29 */
66 #define SIGPWR 30 /* 断点重启 */
67 #define SIGSYS 31 /* 非法的系统调用 */
68 #define SIGUNUSED 31 /* 未使用信号 */

在应用程序中使用 signal 函数来设置指定信号的处
理函数，signal 函数原型如下所示：

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler)

函数参数和返回值含义如下：
signum：要设置处理函数的信号。
handler：信号的处理函数。
返回值：设置成功的话返回信号的前一个处理函数，设置失败的话返回 SIG_ERR。
信号处理函数原型如下所示：

typedef void (*sighandler_t)(int)

当按下键盘上的 CTRL+C 组合键以后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。这里我们修改一下 SIGINT 信号的默认处理函数，当按下 CTRL+C 组合键以后先在终端上打印出“SIGINT signal！”这行字符串，然后再关闭当前应用程序。新建 signaltest.c 文件，然后输入如下所示内容：

#include "stdlib.h"
#include "stdio.h"
#include "signal.h"void sigint_handler(int num)
{printf("\r\nSIGINT signal!\r\n");exit(0);
}int main(void)
{signal(SIGINT, sigint_handler);while(1);return 0;
}

一、驱动中的信号处理

1、fasync_struct 结构体

首先我们需要在驱动程序中定义一个 fasync_struct 结构体指针变量量，fasync_struct 结构体内容如下：

struct fasync_struct {spinlock_t fa_lock;int magic;int fa_fd;struct fasync_struct *fa_next;struct file *fa_file;struct rcu_head fa_rcu;
};

一般将 fasync_struct 结构体指针变量定义到设备结构体中

struct imx6uirq_dev { struct fasync_struct *async_queue; /* 异步相关结构体 */
};

2、fasync 函数

需要在设备驱动中实现 file_operations 操作集中的 fasync 函数，此函数格式如下所示：

int (*fasync) (int fd, struct file *filp, int on)

fasync 函数里面一般通过调用 fasync_helper 函数来初始化前面定义的 fasync_struct 结构体指针，fasync_helper 函数原型如下：

int fasync_helper(int fd, struct file * filp, int on, struct fasync_struct **fapp)

fasync_helper 函数的前三个参数就是 fasync 函数的那三个参数，第四个参数就是要初始化的 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 函数就会执行。

驱动程序中的 fasync 函数参考示例如下：

struct xxx_dev {......struct fasync_struct *async_queue; /* 异步相关结构体 */
};static int xxx_fasync(int fd, struct file *filp, int on)
{struct xxx_dev *dev = (xxx_dev)filp->private_data;if (fasync_helper(fd, filp, on, &dev->async_queue) < 0)return -EIO;return 0;
}static struct file_operations xxx_ops = {.......fasync = xxx_fasync,......
};

在关闭驱动文件的时候需要在 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：

static int xxx_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{return xxx_fasync(-1, filp, 0); /* 删除异步通知 */
}
static struct file_operations xxx_ops = {
.......release = xxx_release,
};

3、kill_fasync 函数

当设备可以访问的时候，驱动程序需要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 函数原型如下所示：

void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band)

函数参数和返回值含义如下：
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。

二、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。前面已经详细的讲过了，这里就不细讲了。
2、将本应用程序的进程号告诉给内核
使用 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 = fcntl(fd, F_GETFD); 		/* 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 函数就会执行。

驱动程序程序

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define IMX6UIRQ_CNT		1			/* 设备号个数 	*/#define IMX6UIRQ_NAME		"asyncnoti"	/* 名字 		*/#define KEY0VALUE			0X01		/* KEY0按键值 	*/#define INVAKEY				0XFF		/* 无效的按键值 */#define KEY_NUM				1			/* 按键数量 	*//* 中断IO描述结构体 */struct irq_keydesc {int gpio;								/* gpio */int irqnum;								/* 中断号     */unsigned char value;					/* 按键对应的键值 */char name[10];							/* 名字 */irqreturn_t (*handler)(int, void *);	/* 中断服务函数 */};/* imx6uirq设备结构体 */struct imx6uirq_dev{dev_t devid;			/* 设备号 	 */	struct cdev cdev;		/* cdev 	*/                 struct class *class;	/* 类 		*/struct device *device;	/* 设备 	 */int major;				/* 主设备号	  */int minor;				/* 次设备号   */struct device_node	*nd; /* 设备节点 */	atomic_t keyvalue;		/* 有效的按键键值 */atomic_t releasekey;	/* 标记是否完成一次完成的按键，包括按下和释放 */struct timer_list timer;/* 定义一个定时器*/struct irq_keydesc irqkeydesc[KEY_NUM];	/* 按键init述数组 */unsigned char curkeynum;				/* 当前init按键号 */wait_queue_head_t r_wait;				/* 读等待队列头 */struct fasync_struct *async_queue;		/* 异步相关结构体 */};struct imx6uirq_dev imx6uirq;	/* irq设备 *//* @description		: 中断服务函数，开启定时器		*				  	  定时器用于按键消抖。* @param - irq 	: 中断号 * @param - dev_id	: 设备结构。* @return 			: 中断执行结果*/static irqreturn_t key0_handler(int irq, void *dev_id){struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev*)dev_id;dev->curkeynum = 0;dev->timer.data = (volatile long)dev_id;mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(10));	/* 10ms定时 */return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);}/* @description	: 定时器服务函数，用于按键消抖，定时器到了以后*				  再次读取按键值，如果按键还是处于按下状态就表示按键有效。* @param - arg	: 设备结构变量* @return 		: 无*/void timer_function(unsigned long arg){unsigned char value;unsigned char num;struct irq_keydesc *keydesc;struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)arg;num = dev->curkeynum;keydesc = &dev->irqkeydesc[num];value = gpio_get_value(keydesc->gpio); 	/* 读取IO值 */if(value == 0){ 						/* 按下按键 */atomic_set(&dev->keyvalue, keydesc->value);}else{ 									/* 按键松开 */atomic_set(&dev->keyvalue, 0x80 | keydesc->value);atomic_set(&dev->releasekey, 1);	/* 标记松开按键，即完成一次完整的按键过程 */}               if(atomic_read(&dev->releasekey)) {		/* 一次完整的按键过程 */if(dev->async_queue)kill_fasync(&dev->async_queue, SIGIO, POLL_IN);	/* 释放SIGIO信号 */}#if 0/* 唤醒进程 */if(atomic_read(&dev->releasekey)) {	/* 完成一次按键过程 *//* wake_up(&dev->r_wait); */wake_up_interruptible(&dev->r_wait);}#endif}/** @description	: 按键IO初始化* @param 		: 无* @return 		: 无*/static int keyio_init(void){unsigned char i = 0;char name[10];int ret = 0;imx6uirq.nd = of_find_node_by_path("/key");if (imx6uirq.nd== NULL){printk("key node not find!\r\n");return -EINVAL;} /* 提取GPIO */for (i = 0; i < KEY_NUM; i++) {imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio = of_get_named_gpio(imx6uirq.nd ,"key-gpio", i);if (imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio < 0) {printk("can't get key%d\r\n", i);}}/* 初始化key所使用的IO，并且设置成中断模式 */for (i = 0; i < KEY_NUM; i++) {memset(imx6uirq.irqkeydesc[i].name, 0, sizeof(name));	/* 缓冲区清零 */sprintf(imx6uirq.irqkeydesc[i].name, "KEY%d", i);		/* 组合名字 */gpio_request(imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio, name);gpio_direction_input(imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio);	imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum = irq_of_parse_and_map(imx6uirq.nd, i);#if 0imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum = gpio_to_irq(imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio);#endif}/* 申请中断 */imx6uirq.irqkeydesc[0].handler = key0_handler;imx6uirq.irqkeydesc[0].value = KEY0VALUE;for (i = 0; i < KEY_NUM; i++) {ret = request_irq(imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum, imx6uirq.irqkeydesc[i].handler, IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING, imx6uirq.irqkeydesc[i].name, &imx6uirq);if(ret < 0){printk("irq %d request failed!\r\n", imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum);return -EFAULT;}}/* 创建定时器 */init_timer(&imx6uirq.timer);imx6uirq.timer.function = timer_function;/* 初始化等待队列头 */init_waitqueue_head(&imx6uirq.r_wait);return 0;}/** @description		: 打开设备* @param - inode 	: 传递给驱动的inode* @param - filp 	: 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量* 					  一般在open的时候将private_data指向设备结构体。* @return 			: 0 成功;其他 失败*/static int imx6uirq_open(struct inode *inode, struct file *filp){filp->private_data = &imx6uirq;	/* 设置私有数据 */return 0;}/** @description     : 从设备读取数据 * @param - filp    : 要打开的设备文件(文件描述符)* @param - buf     : 返回给用户空间的数据缓冲区* @param - cnt     : 要读取的数据长度* @param - offt    : 相对于文件首地址的偏移* @return          : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败*/static ssize_t imx6uirq_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt){int ret = 0;unsigned char keyvalue = 0;unsigned char releasekey = 0;struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)filp->private_data;if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)	{ /* 非阻塞访问 */if(atomic_read(&dev->releasekey) == 0)	/* 没有按键按下，返回-EAGAIN */return -EAGAIN;} else {							/* 阻塞访问 *//* 加入等待队列，等待被唤醒,也就是有按键按下 */ret = wait_event_interruptible(dev->r_wait, atomic_read(&dev->releasekey));  //信号会使这个函数唤醒 if (ret) {goto wait_error;}}keyvalue = atomic_read(&dev->keyvalue);releasekey = atomic_read(&dev->releasekey);if (releasekey) { /* 有按键按下 */	if (keyvalue & 0x80) {keyvalue &= ~0x80;ret = copy_to_user(buf, &keyvalue, sizeof(keyvalue));} else {goto data_error;}atomic_set(&dev->releasekey, 0);/* 按下标志清零 */} else {goto data_error;}return 0;wait_error:return ret;data_error:return -EINVAL;}/** @description     : poll函数，用于处理非阻塞访问* @param - filp    : 要打开的设备文件(文件描述符)* @param - wait    : 等待列表(poll_table)* @return          : 设备或者资源状态，*/unsigned int imx6uirq_poll(struct file *filp, struct poll_table_struct *wait){unsigned int mask = 0;struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)filp->private_data;poll_wait(filp, &dev->r_wait, wait);	/* 将等待队列头添加到poll_table中 */if(atomic_read(&dev->releasekey)) {		/* 按键按下 */mask = POLLIN | POLLRDNORM;			/* 返回PLLIN */}return mask;}/** @description     : fasync函数，用于处理异步通知* @param - fd		: 文件描述符* @param - filp    : 要打开的设备文件(文件描述符)* @param - on      : 模式* @return          : 负数表示函数执行失败*/static int imx6uirq_fasync(int fd, struct file *filp, int on){struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)filp->private_data;return fasync_helper(fd, filp, on, &dev->async_queue);}/** @description     : release函数，应用程序调用close关闭驱动文件的时候会执行* @param - inode	: inode节点* @param - filp    : 要打开的设备文件(文件描述符)* @return          : 负数表示函数执行失败*/static int imx6uirq_release(struct inode *inode, struct file *filp){return imx6uirq_fasync(-1, filp, 0);}/* 设备操作函数 */static struct file_operations imx6uirq_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = imx6uirq_open,.read = imx6uirq_read,.poll = imx6uirq_poll,.fasync = imx6uirq_fasync,.release = imx6uirq_release,};/** @description	: 驱动入口函数* @param 		: 无* @return 		: 无*/static int __init imx6uirq_init(void){/* 1、构建设备号 */if (imx6uirq.major) {imx6uirq.devid = MKDEV(imx6uirq.major, 0);register_chrdev_region(imx6uirq.devid, IMX6UIRQ_CNT, IMX6UIRQ_NAME);} else {alloc_chrdev_region(&imx6uirq.devid, 0, IMX6UIRQ_CNT, IMX6UIRQ_NAME);imx6uirq.major = MAJOR(imx6uirq.devid);imx6uirq.minor = MINOR(imx6uirq.devid);}/* 2、注册字符设备 */cdev_init(&imx6uirq.cdev, &imx6uirq_fops);cdev_add(&imx6uirq.cdev, imx6uirq.devid, IMX6UIRQ_CNT);/* 3、创建类 */imx6uirq.class = class_create(THIS_MODULE, IMX6UIRQ_NAME);if (IS_ERR(imx6uirq.class)) {	return PTR_ERR(imx6uirq.class);}/* 4、创建设备 */imx6uirq.device = device_create(imx6uirq.class, NULL, imx6uirq.devid, NULL, IMX6UIRQ_NAME);if (IS_ERR(imx6uirq.device)) {return PTR_ERR(imx6uirq.device);}/* 5、始化按键 */atomic_set(&imx6uirq.keyvalue, INVAKEY);atomic_set(&imx6uirq.releasekey, 0);keyio_init();return 0;}/** @description	: 驱动出口函数* @param 		: 无* @return 		: 无*/static void __exit imx6uirq_exit(void){unsigned i = 0;/* 删除定时器 */del_timer_sync(&imx6uirq.timer);	/* 删除定时器 *//* 释放中断 */	for (i = 0; i < KEY_NUM; i++) {free_irq(imx6uirq.irqkeydesc[i].irqnum, &imx6uirq);gpio_free(imx6uirq.irqkeydesc[i].gpio);}cdev_del(&imx6uirq.cdev);unregister_chrdev_region(imx6uirq.devid, IMX6UIRQ_CNT);device_destroy(imx6uirq.class, imx6uirq.devid);class_destroy(imx6uirq.class);}	module_init(imx6uirq_init);module_exit(imx6uirq_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

app

#include "stdio.h"#include "unistd.h"#include "sys/types.h"#include "sys/stat.h"#include "fcntl.h"#include "stdlib.h"#include "string.h"#include "poll.h"#include "sys/select.h"#include "sys/time.h"#include "linux/ioctl.h"#include "signal.h"static int fd = 0;	/* 文件描述符 *//** SIGIO信号处理函数* @param - signum 	: 信号值* @return 			: 无*/static void sigio_signal_func(int signum){int err = 0;unsigned int keyvalue = 0;err = read(fd, &keyvalue, sizeof(keyvalue));if(err < 0) {/* 读取错误 */} else {printf("sigio signal! key value=%d\r\n", keyvalue);}}/** @description		: main主程序* @param - argc 	: argv数组元素个数* @param - argv 	: 具体参数* @return 			: 0 成功;其他 失败*/int main(int argc, char *argv[]){int flags = 0;char *filename;if (argc != 2) {printf("Error Usage!\r\n");return -1;}filename = argv[1];fd = open(filename, O_RDWR);if (fd < 0) {printf("Can't open file %s\r\n", filename);return -1;}/* 设置信号SIGIO的处理函数 */signal(SIGIO, sigio_signal_func);fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());		/* 设置当前进程接收SIGIO信号 	*/flags = fcntl(fd, F_GETFL);			/* 获取当前的进程状态 			*/fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC);	/* 设置进程启用异步通知功能 	*/	while(1) {sleep(2);}close(fd);return 0;}