linux驅動編寫之程序獨佔驅動

一、描述

嵌入式開發系統中，有各種硬體資源，而有些硬體資源使用時候是需要程序獨佔的。也就是說，同一時刻只有乙個程序允許使用這個硬體資源，其他的程序只能放棄執行或者掛起等待。在設計其對應驅動的時候，就需要做獨佔處理。

example:

led燈驅動，4盞led燈，在open的時候呼叫驅動，對其引腳進行配置。如果沒有程序獨佔驅動的處理機制，效果如下：

根據測試結果可以得到結論，呼叫了4次應用程式led_test，每一次呼叫open("/dev/leds", 0),都返回了乙個/dev/leds的fd，fd是相同的，都是3。應用程式led_test的4次執行，都成功得到了執行，程序pid號分別為680、681、682、683。當呼叫open("/dev/leds", 0)時候，對應的就會呼叫驅動的leds_open函式，然後進行4次初始化。

所以要實現只有乙個程序使用該leds驅動，就需要在驅動模組的leds_open函式動手腳，具體實現方法如下。

二、原子操作

1、定義乙個全域性原子變數

static atomic_t open_ability = atomic_init(1);

2、修改drivers_open函式

static int drivers_open(struct inode *inode, struct file *file)
............
}

如果是第一次開啟或者處於關閉之後未開啟狀態，那麼可以開啟,if判斷為false，執行之後的open**段；如果已經開啟了，就不能開啟，返回-ebusy.

3、修改drivers_close函式

int drivers_close(struct inode *inode, struct file *file)

開啟之後，關閉驅動檔案，就需要釋放open_ability.

4、實現思路總結

通過引入乙個變數open_ability，為硬體驅動設計乙個鎖，只允許乙個程序對其獨佔；當程序使用完驅動之後，就可以釋放這個資源，以提供給其他應用程式來使用。

5、測試效果

可以看到第一次開啟驅動成功，但是第二次開啟驅動失敗了。而且，這種方法實現的效果是，直接由驅動程式返回開啟失敗的訊息-ebusy.

三、訊號量--互斥鎖

1、定義乙個互斥鎖，並將互斥鎖初始值設為1

static declare_mutex(leds_lock);  //利用巨集來實現定義，並初始化

2、修改drivers_open函式

static int drivers_open(struct inode *inode, struct file *file)

3、修改drivers_close函式

int drivers_close(struct inode *inode, struct file *file)

4、實現思路總結

利用互斥鎖，來實現對硬體驅動的獨佔，顯然是很適合的，因為互斥鎖設計的初衷就是來解決這類問題。

5、測試效果

可以看到第一次成功開啟了驅動，第二次進入了不可中斷的休眠狀態。也就是說，當pid號645的應用程式led_test呼叫呼叫open("/dev/leds", 0)時候，驅動程式中的down(leds_lock)令程序進入了不可中斷的休眠狀態，直到第一次執行pid號644的應用程式led_test釋放互斥鎖，才能夠重新得到執行。

備註：stat一欄中的，s代表「休眠狀態」；d代表「不可中斷的休眠狀態」。

6、與原子操作實現的區別

原子操作，當第二次開啟驅動檔案的時候，直接返回-ebusy，也就是說是非阻塞的；而互斥鎖的這種方法，當第二次開啟驅動檔案的時候，由驅動程式中的down()函式迫使程序進入不可中斷的休眠狀態，可以說是阻塞的。

不過，如果將down()函式換成down_trylock()函式，實現的效果也是非阻塞的。

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