Linux并发与竞争实验
在上一章中我们学习了Linux下的并发与竞争，并且学习了四种常用的处理并发和竞争的
机制：原子操作、自旋锁、信号量和互斥体。本章我们就通过四个实验来学习如何在驱动中使
用这四种机制。
1 原子操作实验
本例程我们在第四十五章的gpioled.c文件基础上完成。在本节使用中我们使用原子操作来
实现对LED这个设备的互斥访问，也就是一次只允许一个应用程序可以使用LED灯。
1.1 实验程序编写
本节实验在实验驱动文件gpioled.c的基础上修改而来。新建名为“7_atomic”的文件夹，然后在7_atomic文件夹里面创建vscode工程，工作区命名为“atomic”。将5_gpioled实验中的gpioled.c复制到7_atomic文件夹中，并且重命名为atomic.c。本节实验重点就是使用atomic来实现一次只能允许一个应用访问LED，所以我们只需要在atomic.c文件源码的基础上加上添加atomic相关代码即可，完成以后的atomic.c文件内容如下所示：
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h> #define GPIOLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define GPIOLED_NAME "gpioled" /* 名字 */
#define LEDOFF 0 /* 关灯 */
#define LEDON 1 /* 开灯 */ /* gpioled设备结构体 */
struct gpioled_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 */ int led_gpio; /* led所使用的GPIO编号 */ atomic_t lock; /* 原子变量 */
}; struct gpioled_dev gpioled; /* led设备 */ static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{ if (!atomic_dec_and_test(&gpioled.lock)) { atomic_inc(&gpioled.lock); return -EBUSY; } filp->private_data = &gpioled; return 0;
} static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{ return 0;
} static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{ int retvalue; unsigned char databuf[1]; unsigned char ledstat; struct gpioled_dev *dev = filp->private_data; retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt); if(retvalue < 0) { printk("kernel write failed!\r\n"); return -EFAULT; } ledstat = databuf[0]; if(ledstat == LEDON) { gpio_set_value(dev->led_gpio, 0); } else if(ledstat == LEDOFF) { gpio_set_value(dev->led_gpio, 1); } return 0;
} static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{ struct gpioled_dev *dev = filp->private_data; atomic_inc(&dev->lock); return 0;
} static struct file_operations gpioled_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = led_open, .read = led_read, .write = led_write, .release = led_release,
};/** @description : 驱动入口函数 * @param : 无 * @return : 无 */
static int __init led_init(void)
{ int ret = 0; /* 初始化原子变量 */ atomic_set(&gpioled.lock, 1); /* 原子变量初始值为1 */ /* 设置LED所使用的GPIO */ /* 1、获取设备节点：gpioled */ gpioled.nd = of_find_node_by_path("/gpioled"); if(gpioled.nd == NULL) { printk("gpioled node not find!\r\n"); return -EINVAL; } else { printk("gpioled node find!\r\n"); } /* 2、获取设备树中的gpio属性，得到LED所使用的LED编号 */ gpioled.led_gpio = of_get_named_gpio(gpioled.nd, "led-gpio", 0); if(gpioled.led_gpio < 0) { printk("can't get led-gpio"); return -EINVAL; } printk("led-gpio num = %d\r\n", gpioled.led_gpio); /* 3、设置GPIO1_IO03为输出，并且输出高电平，默认关闭LED灯 */ ret = gpio_direction_output(gpioled.led_gpio, 1); if(ret < 0) { printk("can't set gpio!\r\n"); } /* 注册字符设备驱动 */ /* 1、创建设备号 */ if (gpioled.major) { /* 定义了设备号 */ gpioled.devid = MKDEV(gpioled.major, 0); register_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT, GPIOLED_NAME); } else { /* 没有定义设备号 */ alloc_chrdev_region(&gpioled.devid, 0, GPIOLED_CNT, GPIOLED_NAME); /* 申请设备号 */ gpioled.major = MAJOR(gpioled.devid);/* 获取分配号的主设备号 */ gpioled.minor = MINOR(gpioled.devid);/* 获取分配号的次设备号 */ } printk("gpioled major=%d,minor=%d\r\n",gpioled.major, gpioled.minor); /* 2、初始化cdev */ gpioled.cdev.owner = THIS_MODULE; cdev_init(&gpioled.cdev, &gpioled_fops); /* 3、添加一个cdev */ cdev_add(&gpioled.cdev, gpioled.devid, GPIOLED_CNT); /* 4、创建类 */ gpioled.class = class_create(THIS_MODULE, GPIOLED_NAME); if (IS_ERR(gpioled.class)) { return PTR_ERR(gpioled.class); } /* 5、创建设备 */ gpioled.device = device_create(gpioled.class, NULL, gpioled.devid, NULL, GPIOLED_NAME); if (IS_ERR(gpioled.device)) { return PTR_ERR(gpioled.device); } return 0;
} /* * @description : 驱动出口函数 * @param : 无 * @return : 无 */
static void __exit led_exit(void)
{ /* 注销字符设备驱动 */ cdev_del(&gpioled.cdev); /* 删除cdev */ unregister_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT); device_destroy(gpioled.class, gpioled.devid); class_destroy(gpioled.class);
} module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
第42行，原子变量lock，用来实现一次只能允许一个应用访问LED灯，led_init驱动入口
函数会将lock的值设置为1。
第57~60行，每次调用open函数打开驱动设备的时候先申请lock，如果申请成功的话就表
示LED灯还没有被其他的应用使用，如果申请失败就表示LED灯正在被其他的应用程序使用。
每次打开驱动设备的时候先使用atomic_dec_and_test函数将lock减1，如果atomic_dec_and_test
函数返回值为真就表示lock当前值为0，说明设备可以使用。如果atomic_dec_and_test函数返
回值为假，就表示lock当前值为负数(lock值默认是1)，lock值为负数的可能性只有一个，那就
是其他设备正在使用LED。其他设备正在使用LED灯，那么就只能退出了，在退出之前调用
函数atomic_inc将lock加1，因为此时lock的值被减成了负数，必须要对其加1，将lock的值
变为0。
第120行，LED灯使用完毕，应用程序调用close函数关闭的驱动文件，led_release函数执
行，调用atomic_inc释放lcok，也就是将lock加1。
第143行，初始化原子变量lock，初始值设置为1，这样每次就只允许一个应用使用LED
灯。
1.2 测试APP编写
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h" #define LEDOFF 0
#define LEDON 1 int main(int argc, char *argv[])
{int fd, retvalue; char *filename; unsigned char cnt = 0; unsigned char databuf[1]; if(argc != 3){printf("Error Usage!\r\n"); return -1; } filename = argv[1]; fd = open(filename, O_RDWR); if(fd < 0){printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]); return -1; } databuf[0] = atoi(argv[2]); retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf)); if(retvalue < 0){printf("LED Control Failed!\r\n"); close(fd); return -1; } while(1) {sleep(5); cnt++; printf("App running times:%d\r\n", cnt); if(cnt >= 5) break; } printf("App running finished!"); retvalue = close(fd); if(retvalue < 0){printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]); return -1; } return 0;
}
重点是加入了第63~68行的模拟占用25秒LED的代码。测试APP在获取到LED灯驱动的使用权以后会使用25S，在使用的这段时间如果有其他的应用也去获取LED灯使用权的话肯定会失败！
1.3 运行测试
编译文件的方法不再赘述。
驱动加载成功以后就可以使用atomicApp软件来测试驱动是否工作正常，输入如下命令以
后台运行模式打开LED灯，“&”表示在后台运行atomicApp这个软件：
./atomicApp /dev/gpioled 1& //打开LED灯输入上述命令以后观察开发板上的红色LED灯是否点亮，然后每隔5秒都会输出一行“App
running times ”，如图所示：
可以看出，atomicApp运行正常，输出了“App running times:1”和“App running
times:2”，这就是模拟25S占用，说明atomicApp这个软件正在使用LED灯。此时再输入如下
命令关闭LED灯：
./atomicApp /dev/gpioled 0 //关闭LED灯 
从图可以看出，打开/dev/gpioled失败！原因是在图中运行的atomicAPP软件正在占用/dev/gpioled，如果再次运行atomicApp软件去操作/dev/gpioled肯定会失败。必须等待图中的atomicApp运行结束，也就是25S结束以后其他软件才能去操作/dev/gpioled。这个就是采用原子变量实现一次只能有一个应用程序访问LED灯。
2 自旋锁实验
上一节我们使用原子变量实现了一次只能有一个应用程序访问LED灯，本节我们使用自旋
锁来实现此功能。在使用自旋锁之前，先回顾一下自旋锁的使用注意事项：
①、自旋锁保护的临界区要尽可能的短，因此在open函数中申请自旋锁，然后在release函
数中释放自旋锁的方法就不可取。我们可以使用一个变量来表示设备的使用情况，如果设备被
使用了那么变量就加一，设备被释放以后变量就减1，我们只需要使用自旋锁保护这个变量即
可。
②、考虑驱动的兼容性，合理的选择API函数。
综上所述，在本节例程中，我们通过定义一个变量dev_stats表示设备的使用情况，dev_stats
为0的时候表示设备没有被使用，dev_stats大于0的时候表示设备被使用。驱动open函数中先
判断dev_stats是否为0，也就是判断设备是否可用，如果为0的话就使用设备，并且将dev_stats
加1，表示设备被使用了。使用完以后在release函数中将dev_stats减1，表示设备没有被使用
了。因此真正实现设备互斥访问的是变量dev_stats，但是我们要使用自旋锁对dev_stats来做保
护。
2.1 实验程序编写
本节实验在第上一节实验驱动文件atomic.c的基础上修改而来。新建名为“8_spinlock”的
文件夹，然后在8_spinlock文件夹里面创建vscode工程，工作区命名为“spinlock”。将7_atomic
实验中的atomic.c复制到8_spinlock文件夹中，并且重命名为spinlock.c。将原来使用atomic的
地方换为spinlock即可，其他代码不需要修改，完成以后的spinlock.c文件内容如下所示(有省
略)：
1 #include <linux/types.h>
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/delay.h>
4 #include <linux/ide.h>
5 #include <linux/init.h>
......
17 /***************************************************************
18 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
19 文件名 : spinlock.c
20 作者 : 左忠凯
21 版本 : V1.0
22 描述 : 自旋锁实验，使用自旋锁来实现对实现设备的互斥访问
23 其他 : 无
24 论坛 : www.openedv.com
25 日志 : 初版V1.0 2019/7/18 左忠凯创建
26 ***************************************************************/
27 #define GPIOLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
28 #define GPIOLED_NAME "gpioled" /* 名字 */
29 #define LEDOFF 0 /* 关灯 */
30 #define LEDON 1 /* 开灯 */
31
32 /* gpioled设备结构体 */
33 struct gpioled_dev{
34 dev_t devid; /* 设备号 */
35 struct cdev cdev; /* cdev */
36 struct class *class; /* 类 */
37 struct device *device; /* 设备 */
38 int major; /* 主设备号 */
39 int minor; /* 次设备号 */
40 struct device_node *nd; /* 设备节点 */
41 int led_gpio; /* led所使用的GPIO编号 */
42 int dev_stats; /* 设备状态，0，设备未使用;>0,设备已经被使用 */
43 spinlock_t lock; /* 自旋锁 */
44 };
45
46 struct gpioled_dev gpioled; /* led设备 */
47
48 /*
49 * @description : 打开设备
50 * @param – inode : 传递给驱动的inode
51 * @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
52 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
53 * @return : 0 成功;其他 失败
54 */
55 static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
56 {
57 unsigned long flags;
58 filp->private_data = &gpioled; /* 设置私有数据 */
59
60 spin_lock_irqsave(&gpioled.lock, flags); /* 上锁 */
61 if (gpioled.dev_stats) { /* 如果设备被使用了 */
62 spin_unlock_irqrestore(&gpioled.lock, flags); /* 解锁 */
63 return -EBUSY;
64 }
65 gpioled.dev_stats++; /* 如果设备没有打开，那么就标记已经打开了 */
66 spin_unlock_irqrestore(&gpioled.lock, flags);/* 解锁 */
67
68 return 0;
69 }
......
116 /*
117 * @description : 关闭/释放设备
118 * @param – filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)
119 * @return : 0 成功;其他 失败
120 */
121 static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
122 {
123 unsigned long flags;
124 struct gpioled_dev *dev = filp->private_data;
125
126 /* 关闭驱动文件的时候将dev_stats减1 */
127 spin_lock_irqsave(&dev->lock, flags); /* 上锁 */
128 if (dev->dev_stats) {
129 dev->dev_stats--;
130 }
131 spin_unlock_irqrestore(&dev->lock, flags);/* 解锁 */
132
133 return 0;
134 }
135
136 /* 设备操作函数 */
137 static struct file_operations gpioled_fops = {
138 .owner = THIS_MODULE,
139 .open = led_open,
140 .read = led_read,
141 .write = led_write,
142 .release = led_release,
143 };
144
145 /*
146 * @description : 驱动入口函数
147 * @param : 无
148 * @return : 无
149 */
150 static int __init led_init(void)
151 {
152 int ret = 0;
153
154 /* 初始化自旋锁 */
155 spin_lock_init(&gpioled.lock);
......
212 return 0;
213 }
214
215 /*
216 * @description : 驱动出口函数
217 * @param : 无
218 * @return : 无
219 */
220 static void __exit led_exit(void)
221 {
222 /* 注销字符设备驱动 */
223 cdev_del(&gpioled.cdev);/* 删除cdev */
224 unregister_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT);
225
226 device_destroy(gpioled.class, gpioled.devid);
227 class_destroy(gpioled.class);
228 }
229
230 module_init(led_init);
231 module_exit(led_exit);
232 MODULE_LICENSE("GPL");
233 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
第43行，dev_stats表示设备状态，如果为0的话表示设备还没有被使用，如果大于0的
话就表示设备已经被使用了。
第44行，定义自旋锁变量lock。
第61~67行，使用自旋锁实现对设备的互斥访问，第61行调用spin_lock_irqsave函数获
取锁，为了考虑到驱动兼容性，这里并没有使用spin_lock函数来获取锁。第62行判断
dev_stats是否大于0，如果是的话表示设备已经被使用了，那么就调用spin_unlock_irqrestore
函数释放锁，并且返回-EBUSY。如果设备没有被使用的话就在第66行将dev_stats加1，表
示设备要被使用了，然后调用spin_unlock_irqrestore函数释放锁。自旋锁的工作就是保护
dev_stats变量，真正实现对设备互斥访问的是dev_stats。
第126~131行，在release函数中将dev_stats减1，表示设备被释放了，可以被其他的应用
程序使用。将dev_stats减1的时候需要自旋锁对其进行保护。
第155行，在驱动入口函数led_init中调用spin_lock_init函数初始化自旋锁。
1.2 测试APP
与上面一致。
3 信号量实验
本节我们来使用信号量实现了一次只能有一个应用程序访问 LED 灯，信号量可以导致休
眠，因此信号量保护的临界区没有运行时间限制，可以在驱动的open函数申请信号量，然后在
release函数中释放信号量。但是信号量不能用在中断中，本节实验我们不会在中断中使用信号
量。
1、LED驱动修改
本节实验在第上一节实验驱动文件spinlock.c的基础上修改而来。新建名为“9_semaphore”
的文件夹，然后在9_semaphore文件夹里面创建vscode工程，工作区命名为“semaphore”。将
8_spinlock实验中的spinlock.c复制到9_semaphore文件夹中，并且重命名为semaphore.c。将原
来使用到自旋锁的地方换为信号量即可，其他的内容基本不变，完成以后的semaphore.c文件内
容如下所示(有省略)：
1 #include <linux/types.h>...14 #include <linux/semaphore.h>15 #include <asm/mach/map.h>16 #include <asm/uaccess.h>17 #include <asm/io.h>18 /***************************************************************19 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.20 文件名 : semaphore.c21 作者 : 左忠凯22 版本 : V1.023 描述 : 信号量实验，使用信号量来实现对实现设备的互斥访问24 其他 : 无25 论坛 : www.openedv.com26 日志 : 初版V1.0 2019/7/18 左忠凯创建27 ***************************************************************/28 #define GPIOLED_CNT 1 /* 设备号个数 */29 #define GPIOLED_NAME "gpioled" /* 名字 */30 #define LEDOFF 0 /* 关灯 */31 #define LEDON 1 /* 开灯 */3233 /* gpioled设备结构体 */34 struct gpioled_dev{35 dev_t devid; /* 设备号 */36 struct cdev cdev; /* cdev */37 struct class *class; /* 类 */38 struct device *device; /* 设备 */39 int major; /* 主设备号 */40 int minor; /* 次设备号 */41 struct device_node *nd; /* 设备节点 */42 int led_gpio; /* led所使用的GPIO编号 */43 struct semaphore sem; /* 信号量 */44 };4546 struct gpioled_dev gpioled; /* led设备 */4748 /*49 * @description : 打开设备50 * @param – inode : 传递给驱动的inode51 * @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量52 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。53 * @return : 0 成功;其他 失败54 */55 static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)56 {57 filp->private_data = &gpioled; /* 设置私有数据 */5859 /* 获取信号量,进入休眠状态的进程可以被信号打断 */60 if (down_interruptible(&gpioled.sem)) {61 return -ERESTARTSYS;62 }63 #if 064 down(&gpioled.sem); /* 不能被信号打断 */65 #endif6667 return 0;68 }...
114 /*
115 * @description : 关闭/释放设备
116 * @param – filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)
117 * @return : 0 成功;其他 失败
118 */
119 static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
120 {
121 struct gpioled_dev *dev = filp->private_data;
122
123 up(&dev->sem); /* 释放信号量，信号量值加1 */
124
125 return 0;
126 }
127
128 /* 设备操作函数 */
129 static struct file_operations gpioled_fops = {
130 .owner = THIS_MODULE,
131 .open = led_open,
132 .read = led_read,
133 .write = led_write,
134 .release = led_release,
135 };
136
137 /*
138 * @description : 驱动入口函数
139 * @param : 无
140 * @return : 无
141 */
142 static int __init led_init(void)
143 {
144 int ret = 0;
145
146 /* 初始化信号量 */
147 sema_init(&gpioled.sem, 1);
...
204 return 0;
205 }
206
207 /*
208 * @description : 驱动出口函数
209 * @param : 无
210 * @return : 无
211 */
212 static void __exit led_exit(void)
213 {
214 /* 注销字符设备驱动 */
215 cdev_del(&gpioled.cdev); /* 删除cdev */
216 unregister_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT);
217
218 device_destroy(gpioled.class, gpioled.devid);
219 class_destroy(gpioled.class);
220 }
221
222 module_init(led_init);
223 module_exit(led_exit);
224 MODULE_LICENSE("GPL");
225 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
第14行，要使用信号量必须添加<linux/semaphore.h>头文件。
第43行，在设备结构体中添加一个信号量成员变量sem。
第60~65行，在open函数中申请信号量，可以使用down函数，也可以使用down_interruptible
函数。如果信号量值大于等于1就表示可用，那么应用程序就会开始使用LED灯。如果信号量
值为0就表示应用程序不能使用LED灯，此时应用程序就会进入到休眠状态。等到信号量值大
于1的时候应用程序就会唤醒，申请信号量，获取LED灯使用权。
第123行，在release函数中调用up函数释放信号量，这样其他因为没有得到信号量而进
入休眠状态的应用程序就会唤醒，获取信号量。
第147行，在驱动入口函数中调用sema_init函数初始化信号量sem的值为1，相当于sem
是个二值信号量。
总结一下，当信号量sem为1的时候表示LED灯还没有被使用，如果应用程序A要使用
LED灯，先调用open函数打开/dev/gpioled，这个时候会获取信号量sem，获取成功以后sem的
值减1变为0。如果此时应用程序B也要使用LED灯，调用open函数打开/dev/gpioled就会因
为信号量无效(值为0)而进入休眠状态。当应用程序A运行完毕，调用close函数关闭/dev/gpioled
的时候就会释放信号量sem，此时信号量sem的值就会加1，变为1。信号量sem再次有效，表
示其他应用程序可以使用LED灯了，此时在休眠状态的应用程序A就会获取到信号量sem，
获取成功以后就开始使用LED灯。
2 测试APP
与上面一致。
3 运行测试
驱动加载成功以后就可以使用semaApp软件测试驱动是否工作正常，测试方法一样，先输入如下命令让semaApp软件模拟占用25S的LED灯：
./ semaApp /dev/gpioled 1& //打开LED灯紧接着再输入如下命令关闭LED灯：
./ semaApp /dev/gpioled 0& //关闭LED灯 注意两个命令都是运行在后台，第一条命令先获取到信号量，因此可以操作LED 灯，将
LED灯打开，并且占有25S。第二条命令因为获取信号量失败而进入休眠状态，等待第一条命
令运行完毕并释放信号量以后才拥有LED灯使用权，将LED灯关闭，运行结果如图所示：
4 互斥体实验
前面我们使用原子操作、自旋锁和信号量实现了对LED灯的互斥访问，但是最适合互斥的
就是互斥体mutex了。本节我们来学习一下如何使用mutex实现对LED灯的互斥访问。
1.LED驱动修改
本节实验在第上一节实验驱动文件semaphore.c的基础上修改而来。新建名为“10_mutex”
的文件夹，然后在10_mutex文件夹里面创建vscode工程，工作区命名为“mutex”。将9_semaphore
实验中的semaphore.c复制到10_mutex文件夹中，并且重命名为mutex.c。将原来使用到信号量
的地方换为mutex即可，其他的内容基本不变，完成以后的mutex.c文件内容如下所示(有省略)：
1 #include <linux/types.h>
......17 #include <asm/io.h> 18 /*************************************************************** 19 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved. 20 文件名 : mutex.c 21 作者 : 左忠凯 22 版本 : V1.0 23 描述 : 互斥体实验，使用互斥体来实现对实现设备的互斥访问 24 其他 : 无 25 论坛 : www.openedv.com 26 日志 : 初版V1.0 2019/7/18 左忠凯创建 27 ***************************************************************/ 28 #define GPIOLED_CNT 1 /* 设备号个数 */ 29 #define GPIOLED_NAME "gpioled" /* 名字 */ 30 #define LEDOFF 0 /* 关灯 */ 31 #define LEDON 1 /* 开灯 */ 32 33 /* gpioled设备结构体 */ 34 struct gpioled_dev{ 35 dev_t devid; /* 设备号 */ 36 struct cdev cdev; /* cdev */ 37 struct class *class; /* 类 */ 38 struct device *device; /* 设备 */ 39 int major; /* 主设备号 */ 40 int minor; /* 次设备号 */ 41 struct device_node *nd; /* 设备节点 */ 42 int led_gpio; /* led所使用的GPIO编号*/ 43 struct mutex lock; /* 互斥体 */ 44 }; 45 46 struct gpioled_dev gpioled; /* led设备 */ 47 48 /* 49 * @description : 打开设备 50 * @param – inode : 传递给驱动的inode 51 * @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量 52 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。53 * @return : 0 成功;其他 失败 54 */ 55 static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp) 56 { 57 filp->private_data = &gpioled; /* 设置私有数据 */ 58 59 /* 获取互斥体,可以被信号打断 */ 60 if (mutex_lock_interruptible(&gpioled.lock)) { 61 return -ERESTARTSYS; 62 } 63 #if 0 64 mutex_lock(&gpioled.lock); /* 不能被信号打断 */ 65 #endif 66 67 return 0; 68 }
......
114 /*
115 * @description : 关闭/释放设备
116 * @param – filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)
117 * @return : 0 成功;其他 失败
118 */
119 static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
120 {
121 struct gpioled_dev *dev = filp->private_data;
122
123 /* 释放互斥锁 */
124 mutex_unlock(&dev->lock);
125
126 return 0;
127 }
128
129 /* 设备操作函数 */
130 static struct file_operations gpioled_fops = {
131 .owner = THIS_MODULE,
132 .open = led_open,
133 .read = led_read,
134 .write = led_write,
135 .release = led_release,
136 };
137
138 /*
139 * @description : 驱动入口函数
140 * @param : 无
141 * @return : 无
142 */
143 static int __init led_init(void)
144 {
145 int ret = 0;
146
147 /* 初始化互斥体 */
148 mutex_init(&gpioled.lock);
......
205 return 0;
206 }
......
223 module_init(led_init);
224 module_exit(led_exit);
225 MODULE_LICENSE("GPL");
226 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
第43行，定义互斥体lock。
第60~65行，在open函数中调用mutex_lock_interruptible或者mutex_lock获取mutex，成
功的话就表示可以使用LED灯，失败的话就会进入休眠状态，和信号量一样。
第124行，在release函数中调用mutex_unlock函数释放mutex，这样其他应用程序就可以
获取mutex了。
第148行，在驱动入口函数中调用mutex_init初始化mutex。
互斥体和二值信号量类似，只不过互斥体是专门用于互斥访问的。
3.运行测试
与信号量一样。