延迟响应设备驱动

在本章节中，我们将探索如何创建一个Linux内核驱动，该驱动在用户写入数据后启动一个内核定时器，并在5秒后处理数据并发出通知。这种延迟响应机制在许多嵌入式系统和实时应用中非常有用。

驱动概述

该驱动的主要功能包括：

用户空间写入 驱动接收数据 启动定时器 定时器到期处理 发出通知 用户接收通知

关键数据结构

驱动中使用的主要数据结构包括：

结构体 描述
struct timer_list 内核定时器结构，用于管理延迟操作
struct device 表示内核中的设备
struct cdev 字符设备结构，用于管理设备文件操作

核心函数

驱动实现的核心函数如下：

  1. write函数：处理用户空间写入的数据，启动定时器
  2. 定时器回调函数：在定时器到期时执行，处理数据并发出通知
  3. ioctl函数：用于用户空间查询处理状态

代码示例

以下是驱动的主要代码片段：

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/slab.h>

#define DEVICE_NAME "delay_dev"
#define BUF_SIZE 1024

static struct timer_list my_timer;
static char *data_buffer;
static int data_ready = 0;

static void timer_callback(struct timer_list *t)
{
    // 处理数据
    printk(KERN_INFO "处理数据: %s\n", data_buffer);
    
    // 标记数据已处理
    data_ready = 1;
    
    // 发出通知（可通过多种方式实现，如信号、sysfs等）
}

static ssize_t dev_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
    if (count > BUF_SIZE) {
        return -EINVAL;
    }
    
    // 分配缓冲区
    data_buffer = kzalloc(BUF_SIZE, GFP_KERNEL);
    if (!data_buffer) {
        return -ENOMEM;
    }
    
    // 从用户空间复制数据
    if (copy_from_user(data_buffer, buf, count)) {
        kfree(data_buffer);
        return -EFAULT;
    }
    
    // 重置标志
    data_ready = 0;
    
    // 设置定时器，5秒后到期
    timer_setup(&my_timer, timer_callback, 0);
    mod_timer(&my_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(5000));
    
    return count;
}

static long dev_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    switch (cmd) {
        case CHECK_DATA_READY:
            return put_user(data_ready, (int __user *)arg);
        default:
            return -EINVAL;
    }
}

// 其他必要的文件操作函数和模块初始化/清理代码
// ...

实现要点

在实现此类驱动时，需要注意以下几点：

测试方法

可以使用以下方法测试驱动：

  1. 加载驱动模块
  2. 使用echo命令向设备文件写入数据
  3. 等待5秒后检查系统日志或使用ioctl查询状态
  4. 验证数据是否正确处理
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