Question

我有一个使用boost :: asio进行异步输入/输出的单线程Linux应用程序。现在我需要扩展此应用程序以读取/sys/class/gpio/gpioXX/value上的GPIO输入。

在边沿触发的GPIO输入上使用boost :: asio :: posix :: stream_descriptor可以做到这一点吗？

我将GPIO输入配置如下：

echo XX >/sys/class/gpio/export
echo in >/sys/class/gpio/gpioXX/direction
echo both >/sys/class/gpio/gpioXX/edge

我设法编写了一个基于epoll的测试应用程序，该应用程序阻止GPIO文件描述符，直到GPIO信号发生变化，但boost::asio似乎无法正常阻塞。对boost::asio::async_read的调用总是立即调用处理程序（当然只在io_service.run()内）使用EOF或 - 如果文件指针被设置回 - 2字节数据。

我不是boost::asio内部的专家，但原因可能是boost::asio epoll反应堆是水平触发而不是posix::stream_descriptor的边缘触发？

这是我的代码：

#include <fcntl.h>

#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <stdexcept>

#include <boost/asio.hpp>

boost::asio::io_service io_service;
boost::asio::posix::stream_descriptor sd(io_service);
boost::asio::streambuf streambuf;

void read_handler(const boost::system::error_code& error, std::size_t bytes_transferred)
{
    if (error.value() == boost::asio::error::eof) {
        // If we don't reset the file pointer we only get EOFs
        lseek(sd.native_handle(), 0, SEEK_SET);
    } else if (error)
        throw std::runtime_error(std::string("Error ") + std::to_string(error.value()) + " occurred (" + error.message() + ")");

    std::copy_n(std::istreambuf_iterator<char>(&streambuf), bytes_transferred, std::ostreambuf_iterator<char>(std::cout));
    streambuf.consume(bytes_transferred);
    boost::asio::async_read(sd, streambuf, &read_handler);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 2)
        return 1;

    int fd = open(argv[1], O_RDONLY);
    if (fd < 1)
        return 1;

    try {
        sd.assign(fd);
        boost::asio::async_read(sd, streambuf, &read_handler);
        io_service.run();
    } catch (...) {
        close(fd);
        return 1;
    }

    close(fd);
    return 0;
}

Answer 1

据我所知，Boost.Asio无法获得这种特殊行为。虽然内核将procfs和sysfs上的某些文件标记为可轮询，但它们不提供boost::asio::posix::stream_descriptor及其操作所期望的类似流的行为。

Boost.Asio的epoll反应器是边缘触发的（参见Boost.Asio 1.43 revision history notes）。在某些条件下¹，Boost.Asio将在启动函数（例如async_read()）的上下文中尝试I / O操作。如果I / O操作完成（成功或失败），则完成处理程序将io_service按io_service.post()发布到boost::asio::io_service::post()。否则，文件描述符将被添加到事件多路分解器以进行监视。该文档暗示了这种行为：

无论异步操作是否立即完成，都不会从此函数中调用处理程序。调用处理程序的调用将以与使用async_read()等效的方式执行。

对于组合操作，例如async_read()，EOF is treated as an error，因为它表示违反了操作合同（即完成条件永远不会得到满足，因为没有更多数据可用）。在这种特殊情况下，I / O系统调用将在boost::asio::error::eof启动函数内发生，从文件的开头（偏移0）读取到文件末尾，导致操作失败，{{1} }。操作完成后，它永远不会添加到事件多路分解器中以进行边缘触发监视：

boost::asio::io_service io_service;
boost::asio::posix::stream_descriptor stream_descriptor(io_service);

void read_handler(const boost::system::error_code& error, ...)
{
  if (error.value() == boost::asio::error::eof)
  {
    // Reset to start of file.
    lseek(sd.native_handle(), 0, SEEK_SET);
  }

  // Same as below.  ::readv() will occur within this context, reading
  // from the start of file to end-of-file, causing the operation to
  // complete with failure.
  boost::asio::async_read(stream_descriptor, ..., &read_handler);
}

int main()
{
  int fd = open( /* sysfs file */, O_RDONLY);

  // This would throw an exception for normal files, as they are not
  // poll-able.  However, the kernel flags some files on procfs and
  // sysfs as pollable.
  stream_descriptor.assign(fd);

  // The underlying ::readv() system call will occur within the
  // following function (not deferred until edge-triggered notification
  // by the reactor).  The operation will read from start of file to
  // end-of-file, causing the operation to complete with failure.
  boost::asio::async_read(stream_descriptor, ..., &read_handler);

  // Run will invoke the ready-to-run completion handler from the above
  // operation.
  io_service.run();
}

<子> 1。在内部，Boost.Asio将此行为称为推测操作。这是一个实现细节，但如果操作可能不需要事件通知（例如，它可以立即尝试非阻塞I / O调用），则会在启动函数内尝试I / O操作，并且既没有挂起I / O对象上的相同类型的操作或未决的带外操作。没有自定义挂钩来阻止此行为。

如何在Linux GPIO中使用boost :: asio

1 个答案: