linux驱动之定时器的介绍和内核时间的学习
本文章摘自下面的网友：
http://blog.sina.com.cn/s/blog_6e5b342e0100m87d.html
一、内核中如何记录时间
任何程序都需要时间控制，其主要目的是：
- 测量时间流逝和比较时间
- 知道当前时间
- 指定时间量的延时操作
为达到这个目的，应用程序使用日历时间（年月日时分秒）或者自1970年1月1日零时零分零秒到当前的秒数来度量时间的流逝，但内核中需要更加有精度的时间度量，因此内核使用时钟嘀嗒来记录时间。时钟中断发生后内核内部时间计数器增加1（即：增加1个时钟嘀嗒），系统引导时为0，当前值为自上次系统引导以来的时钟滴答数，程序可通过内核定义的全局变量jiffies_64或jiffies来访问。真实硬件上每秒的嘀嗒数从 50 到 1200 不等 ，x86上默认为1000，而s3c2440上默认为200，出于统一编程接口的考虑，内核定义了一个宏HZ，它表示1秒钟的嘀嗒数，可供程序使用。
Jiffies 和 jiffies_64是 unsigned long 类型只读变量，其用法如下：
- #include <linux/jiffies.h>
- unsigned long j, stamp_1, stamp_half, stamp_n;
- j = jiffies;
- stamp_1 = j + HZ;
- stamp_half = j + HZ/2;
- stamp_n = j + n * HZ / 1000;
注意：32-位 平台上当 HZ 是 1000 时, 计数器只是每 50 天溢出一次, 必要时你的代码应当准备处理这个事件
比较2个时间的大小，常用内核的如下宏定义：
- #include <linux/jiffies.h>
- int time_after(unsigned long a, unsigned long b);
- int time_before(unsigned long a, unsigned long b);
- int time_after_eq(unsigned long a, unsigned long b);
- int time_before_eq(unsigned long a, unsigned long b);
它们分别在时间a在时间b之后、之前、之后或相等、之前或相等的时候为真，反之为假
- 求 2 个 jiffies 实例之间的差：
- diff = (long)t2 - (long)t1;.
- 你可以转换一个 jiffies 差为毫秒, 一般地通过：
- msec = diff * 1000 / HZ;
- jiffies与日历时间的转换函数：
- #include <linux/time.h>
- unsigned long timespec_to_jiffies(struct timespec *value);
- void jiffies_to_timespec(unsigned long jiffies, struct timespec *value);
- unsigned long timeval_to_jiffies(struct timeval *value);
- void jiffies_to_timeval_r(unsigned long jiffies, struct *timeval)
二、内核定时器
1、概述
- 无论何时你需要调度一个动作以后发生, 就可以使用内核定时器,如：当硬件无法发出中断时, 可通过使用内核定时器，以定期的间隔检查一个设备的状态。
- 一个内核定时器是一个数据结构, 它指导内核在一个用户定义的时间，使用一个用户定义的参数，执行一个用户定义的函数
- 由内核线程——软中断（ksoftirqd/0）调度执行
一个cpu，一个ksoftirqd
ksoftirqd属于atomic context
ksoftirqd运行时，不禁用irq
2、定时器 API
#include <linux/timer.h> struct timer_list { unsigned long expires; void (*function)(unsigned long); unsigned long data; 其它字段 };
- 静态初始化定时器结构：
- struct timer_list timerval = TIMER_INITIALIZER(_function,_expires,_data)
- 动态初始化定时器结构：
- setup_timer(struct timer_list *timer,_function,_data); //初始化function和data后，调用init_timer
- init_timer(struct timer_list *timer);
- timer.expires = jiffies+100;或者：timer.expires = jiffies + HZ/10（手动指定触发时间）
- 将已经初始化的定时器加入系统定时器链表：
- void add_timer(struct timer_list *timer);
- 注：定时器执行后，会自动退出系统定时器链表，如需再次执行，则需要更新expires后，再次加入系统定时器链表
- 更新一个定时器的超时时间，同时加入系统链表
- int mod_timer(struct timer_list *timer,unsigned long expires)
- 删除定时器，退出系统定时器链表
- int del_timer(struct timer_list *timer)
- 三、如何在内核中实现延时
- 设备驱动常常需要延后一段时间执行一个特定片段的代码, 以便允许硬件完成某个任务。延时一般区分为短延时和长延时
- 1、短延时：当一个设备驱动需要等待硬件的反应时间, 涉及到的延时常常是最多几个毫秒 。此种延时就是短延时，一般采用忙等待。（忙等待我个人理解是此时处理器依然在本进程中）
- 相关函数如下：
#include <linux/delay.h> void ndelay(unsigned long nsecs); void udelay(unsigned long usecs); void mdelay(unsigned long msecs);
2、长延时：
如果需要延后较长时间，就可以采用长延时。长延时可分为忙等待和让出CPU两种方式。
1）、忙等待：
unsigned long j1 = jiffies + 2*HZ;
while (time_before(jiffies, j1))
cpu_relax();
cpu_relex 的调用使用了一个特定于体系的方式,你此时没有用处理器做事情，比较浪费处理器的资源
2）、让出处理器
unsigned long j1 = jiffies + 3600*HZ;
while (time_before(jiffies, j))
{
set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
schedule_timeout(30*HZ);
}
3)此外，如果你的驱动使用一个等待队列来等待某些其他事件,但是你也想确保它在一个确定时间段内运行能够运行，而不是永久等待，那么可以使用超时
#include <linux/wait.h> long wait_event_timeout(wait_queue_head_t q, condition, long timeout); long wait_event_interruptible_timeout(wait_queue_head_t q, condition, long timeout);
#include <linux/module.h> #include <linux/timer.h> #include <linux/jiffies.h> struct timer_list mytimer; static void myfunc(unsigned long data) { printk("%s/n", (char *)data); mod_timer(&mytimer, jiffies + 2*HZ); } static int __init mytimer_init(void) { setup_timer(&mytimer, myfunc, (unsigned long)"Hello, world!"); mytimer.expires = jiffies + HZ; add_timer(&mytimer); return 0; } static void __exit mytimer_exit(void) { del_timer(&mytimer); } module_init(mytimer_init); module_exit(mytimer_exit);
后面会编写一个linux模块化驱动编程的实例和延时。
