Linux驅(qū)動學(xué)習(xí)筆記：系統(tǒng)節(jié)拍和內(nèi)核定時器

內(nèi)核會使用CONFIG_HZ來配置自己的系統(tǒng)頻率。CONFIG_HZ可以在make menuconfig中配置，配置完的.config文件會有CONFIG_HZ。然后在include/asm-generic/param.h中

# define HZ CONFIG_HZ

一、系統(tǒng)節(jié)拍

linux用全局變量jiffies表示系統(tǒng)從開啟計算起的節(jié)拍數(shù)，貌似系統(tǒng)上電后并不會把jiffies初始化成0，而是一個負(fù)數(shù)。64位的jiffies和32 位的jiffies都存儲在.data段，32 位的jiffies 在1000HZ下只需要49.7 天就發(fā)生了繞回。繞回的意思是溢出重新計算。因此在32位的系統(tǒng)中需要處理繞回。

1.1獲取節(jié)拍數(shù)

使用get_jiffies_64（）在32位系統(tǒng)上面獲取64位的jiffies，因為如果直接讀取的話，讀的時候jiffies便發(fā)生了變化，因此這個函數(shù)是加上了順序鎖保證讀取的原子性。

1.2時間對比

1.time_after(a,b)
2.time_before(a,b)
3.time_after_eq(a,b)
4.time_before_eq(a,b)
以上第一個參數(shù)都是未知的時間點(diǎn)，第二個參數(shù)是已知的時間點(diǎn)，返回值依據(jù)名字看。比如time_after
a > b，time_after返回真。
5.time_in_range(a,b,c) //計算a時間點(diǎn)是否在[b,c]這個區(qū)間

1.3 時間轉(zhuǎn)換API

還有jiffies打交道的兩個時間結(jié)構(gòu)體：struct timespec，struct timeval。

struct timespec是秒和納秒的集合，因此精度高一點(diǎn)。

struct timeval是秒和微秒的集合。

jiffies和他們轉(zhuǎn)換的方法：

/*jiffies互轉(zhuǎn)timespec*/
unsigned long timespec_to_jiffies(const struct timespec *value);

jiffies_to_timespec(const unsigned long jiffies,struct timespec *value);

/*jiffies互轉(zhuǎn)timeval*/
timeval_to_jiffies(const struct timeval *value);

jiffies_to_timeval(const unsigned long jiffies,
          struct timeval *value);

二、內(nèi)核定時器

linux使用timer_list結(jié)構(gòu)體表示內(nèi)核定時器，定義在include/linux/timer.h中

exipires:表示超時時間點(diǎn)，單位是節(jié)拍。比如定義一個2s的定時器，超時時間就是jiffies+(2*HZ)

function:時間到了要執(zhí)行的函數(shù)

data:將私有數(shù)據(jù)傳遞給定時器回調(diào)，因為定時器回調(diào)是正在中斷上下文執(zhí)行。

2.1初始化定時器

1. init_timer(struct timer _list*timer)

實際上是一個宏定義，要求傳入一個指針。只初始化entry→next = NULL和base。

2.TIMER_INITIALIZER

要求傳入定時器回調(diào)func，超時時間expires，私有數(shù)據(jù)data，同時初始化以上字段，但是注意并沒有timer實例

3.setup_timer()

4. DEFINE_TIMER(_name, _function, _expires, _data)

以上可以知道，初始化都比較混亂。因此往后我只使用init_timer+自定義字段，

超時時間設(shè)置：expires = jiffes + 需要推后的時間。比如expires = jiffes + HZ，定時一秒。無論如何設(shè)置HZ都表示一秒。

2.2啟動定時器

當(dāng)使用這個函數(shù)的時候，定時器便開始計時了。

2.3刪除定時器

返回值：0定時器還沒被激活，1定時器已經(jīng)激活

del_timer_sync函數(shù)是 del_timer函數(shù)的同步版，只在在多核系統(tǒng)上面才會有區(qū)別， 會等待其他處理器運(yùn)行中的定時器回調(diào)運(yùn)行完再刪除定時器， del_timer_sync不能使用在中斷上下文。

2.4修改定時值

用于修改定時器的定時值，如果定時器沒被激活，就會激活

timer:要修改的定時器

expires：修改的超時時間點(diǎn)

當(dāng)一個內(nèi)核定時器不會周期定時，需要在回調(diào)中重新調(diào)用這個函數(shù)激活

三、linux短延時函數(shù)

以上函數(shù)本質(zhì)是忙等待，是會阻塞的。因此不適合在毫秒級別以上的延時使用這些。

四、長延時

time_after()、time_before()實際上也是忙等待，只不過等待時間可以很長

用法：

不推薦這種用法，長延時不要忙等待。如果需要長延時，請睡眠等待！

五、睡眠等待

msleep

msleep_interruptible

ssleep

等待的時間，是在睡眠CPU可以去執(zhí)行別的進(jìn)程，類似于RTOS的延遲

六、使用定時器的例子

#include < linux/init.h >
#include < linux/module.h >
#include < linux/platform_device.h >
#include < linux/kernel.h >
#include < linux/device.h >
#include < linux/cdev.h >
#include < linux/timer.h >
#include < linux/fs.h >
#include < linux/types.h >
#include < linux/jiffies.h >
static struct second_dev{
 dev_t dev_num;
 struct cdev cdev;
 struct device *dev;
 struct class *class;
 struct timer_list second_timer;
 atomic_t cnt;
 struct timeval timval;
}sec_dev;

static int sec_open (struct inode *inode, struct file *filp)
{
 printk("open a kernel timer!\\n");
 
 return 0;
}
static ssize_t sec_read (struct file *filp, char __user *buf, size_t size, \\
    loff_t *ppos)
{
 return 0;
}
static const struct file_operations sec_fops = {
 .owner = THIS_MODULE,
 .open  = sec_open,
 .read = sec_read,
};

static void *second_timer_handler(unsigned long data)
{
 jiffies_to_timespec(jiffies, &sec_dev.timval);
 printk("current jiffies : %d timer : %ld\\n",jiffies,sec_dev.timval.tv_usec); 
 mod_timer(&sec_dev.second_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(1));
}
static int second_timer_probe(struct platform_device *pdev)
{
 printk("second_timer_probe jiffies:%d,timer:%ld\\n",jiffies,jiffies/HZ);

 init_timer(&sec_dev.second_timer);
 sec_dev.second_timer.expires = jiffies + HZ;
 sec_dev.second_timer.data = 0;
 sec_dev.second_timer.function = second_timer_handler;
 add_timer(&sec_dev.second_timer);
 alloc_chrdev_region(&sec_dev.dev_num, 0, 1, "sec_timer");
 cdev_init(&sec_dev.cdev, &sec_fops);
 cdev_add(&sec_dev.cdev, sec_dev.dev_num, 1);
 sec_dev.class = class_create(THIS_MODULE, "sec_timer");
 sec_dev.dev = device_create(sec_dev.class, NULL, sec_dev.dev_num, NULL, "sec_timer");
 return 0;
}


static int second_timer_release(struct platform_device *pdev)
{
 device_destroy(sec_dev.class, sec_dev.dev_num);
 class_destroy(sec_dev.class);
 cdev_del(&sec_dev.cdev);
 del_timer(&sec_dev.second_timer);
 return 0;
}

static struct of_device_id second_of_id[] = {
 {.compatible = "second_timer",},
 {}
};

static struct platform_driver second_driver = {
 .driver = {
  .owner = THIS_MODULE,
  .name = "second_timer",
  .of_match_table = second_of_id,
 },
 .id_table = NULL,
 .probe = second_timer_probe,
 .remove = second_timer_release,
};

module_platform_driver(second_driver);
MODULE_LICENSE("GPL");

以上例子需要在設(shè)備樹定義擁有compatible屬性的設(shè)備節(jié)點(diǎn)。