Linux驱动中断与时间篇——低分辨率定时器

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内核延时函数接口

延时的函数有delay和sleep两种类型：

delay接口

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void ndelay(unsigned long nsecs);//纳秒延时
void udelay(unsigned long usecs);//微妙延时
void mdelay(unsigned long msecs);//毫秒延时

sleep接口

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void msleep(unsigned int msecs);//毫秒级延时
long msleep_interruptible(unsigned int msecs);//毫秒级延时，可被信号打断
void ssleep(unsigned int seconds);//秒级延时

delay和sleep的区别

delay型延时：忙等待，占用CPU资源，延迟过程无法进行其他任务。

sleep型延时：休眠，不占用CPU资源，其它模块此时可以使用CPU资源。

低分辨率定时器

jiffies和HZ

jiffies：全局变量，表示系统启动以来产生的节拍数 。每产生一次中断，jiffies自动加一。

HZ：赫兹，也叫节拍率 ，表示每秒种产生多少次中断。

例如：HZ为200，代表每秒产生200次中断，那2秒钟jiffies的值就应该是400。因此系统的运行时间可以用jiffies/HZ表示。

一秒钟：jiffies + HZ表示一秒钟

原因：内核中统计时间是通过jiffies，因此要比较时间或者定时也是通过jiffies。

例如程序运行一秒钟，内核如何知道运行了一秒？答案是运行一秒后的jiffies值和运行前的jiffies值进行比较，如果相差为一个HZ，则代表一秒钟。jiffies+HZ其实就是一秒后jiffies的值，所以jiffies+HZ可以间接表示一秒钟。

定时2秒：jiffies + 2*HZ。以此类推

获取当前的jiffies值，可以用get_jiffies_64()函数。

将时间转为对应的jiffies值，可以用msecs_to_jiffies()等函数，例如msecs_to_jiffies(1000)代表1秒，函数返回值其实就是HZ。

相关接口

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#include<linux/timer.h>

struct timer_list { 
    struct list_head list;　　
    unsigned long expires; 	//定时器到期时间，传入的是jiffies值
    unsigned long data; 	//作为参数被传入定时器处理函数
    void (*function)(unsigned long);
};

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void init_timer(struct timer_list * timer);//初始化定时器
void add_timer(struct timer_list * timer);//添加一个定时器
int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires);//修改定时器的定时时间expires
int del_timer(struct timer_list * timer);//删除定时器

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unsigned int jiffies_to_msecs (const unsigned long j);//将jiffies转为对应的毫秒值
unsigned int jiffies_to_usecs (const unsigned long j);//将jiffies转为对应的微秒值
unsigned long msecs_to_jiffies (const unsigned int m);//将毫秒值转为对应的jiffies
unsigned long usecs_to_jiffies (const unsigned int u);//将微秒值转为对应的jiffies

定时器使用示例

使用步骤：

1、调用init_timer初始化一个定时器，给struct timer_list各成员赋值。

2、调用add_timer将定时器添加到内核定时器链表，时间到后回调函数自动调用，用mod_timer修改expires的值可实现循环定时。

3、不需要定时器时，调用del_timer删除。

单次定时

加载驱动一秒钟后，打印出"timer handler, data:520"：

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#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>

#include <linux/sched.h>//jiffies在此头文件中定义
#include <linux/timer.h>//struct timer_list

struct timer_list timer;

static void timer_handler (unsigned long arg)
{
	printk("timer handler, data:%d\n", arg);
}

static int __init my_init(void)
{
	printk("%s enter\n", __func__);

	init_timer(&timer);
	timer.expires = get_jiffies_64() + msecs_to_jiffies(1000);//定时1秒
	timer.function = timer_handler;
	timer.data = 520;
	add_timer(&timer);

    return 0;
}

static void __exit my_exit(void)
{
	printk("%s enter\n", __func__);
	del_timer(&timer);
}

module_init(my_init);
module_exit(my_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

循环定时

实现循环定时就是在定时时间到了之后，调用mod_timer函数再次修改定时时间。

每隔一秒钟打印"timer handler, data:520"

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#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>

#include <linux/sched.h>//jiffies在此头文件中定义
#include <linux/timer.h>//struct timer_list

struct timer_list timer;

static void timer_handler (unsigned long arg)
{
	printk("timer handler, data:%d\n", arg);

	mod_timer(&timer, get_jiffies_64() + msecs_to_jiffies (1000));
}

static int __init my_init(void)
{
	init_timer(&timer);
	timer.expires = get_jiffies_64() + msecs_to_jiffies (1000);//定时1秒
	timer.function = timer_handler;
	timer.data = 520;
	add_timer(&timer);

    return 0;
}

static void __exit my_exit(void)
{
	del_timer(&timer);
}

module_init(my_init);
module_exit(my_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");