芯灵思Sinlinx A64开发板Linux内核定时器编程

开发平台 芯灵思Sinlinx A64

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Linux 内核定时器是内核用来控制在未来某个时间点（基于jiffies）调度执行某个函数的一种机制，其实现位于 <Linux/timer.h> 和 kernel/timer.c 文件中。

内核定时器的数据结构

struct timer_list {
    struct list_head entry;  //双向链表元素list：用来将多个定时器连接成一条双向循环队列。
    unsigned long expires; //expires 字段表示期望定时器执行的 jiffies 值，到达该 jiffies 值时，将调用 function 函数，并传递 data 作为参数。
    void (*function)(unsigned long); //指向一个可执行函数。当定时器到期时，内核就执行function所指定的函数。而data域则被内核用作function函数的调用参数。
    unsigned long data;
    struct tvec_base *base;
    /* ... */
};

时间比较操作

在定时器应用中经常需要比较两个时间值，以确定timer是否超时，所以Linux内核在timer.h头文件中定义了4个时间关系比较操作宏。这里我们说时刻a在时刻b之后，就意味着时间值a≥b。

Linux强烈推荐用户使用它所定义的下列4个时间比较操作宏（include/linux/timer.h）：

#define time_after(a,b) ((long)(b) - (long)(a) < 0)
#define time_before(a,b) time_after(b,a)
#define time_after_eq(a,b) ((long)(a) - (long)(b) >= 0)
#define time_before_eq(a,b) time_after_eq(b,a)

Linux 内核时间相关转换函数

1. unsigned long usecs_to_jiffies(const unsigned int u)
   
   功能： 把微秒转换成时钟节拍
   
   参数： u 时间微秒
   
   返回： 对应的时钟节拍数量
2. unsigned long msecs_to_jiffies(const unsigned int m)
   
   功能： 把毫秒转换成时钟节拍
   
   参数： u 时间毫秒
   
   返回： 对应的时钟节拍数量
   
   示例： 要定时从现在开始， 3 毫秒执行一个函数
   
   expires 设置为 jiffies+ msecs_to_jiffies(3)

Linux 内核定时器操作相关 API

1. 静态定义结构体变量并且初始化（宏）
   
   DEFINE_TIMER(_name, _function, _expires, _data)
   
   功能： 定义一个名字为_name 的 struct timer_list 结构的变量， 并且初始化它的 function, expires, data 成员

2. 定时器初始化（宏）
   
   init_timer(timer)
   
   功能： 只是对 struct timer_list 结构成员进行一些基础初始化操作， function, expires, data 成员还需要用户自
   
   己填充。

3.设置定时器（宏）

setup_timer(timer, fn, data)

功能： 设置定时器中的 function, data 和一些基础成员， expires 并没有初始化， 需要用户自己进行初始化

1. 注册定时器到内核
   
   void add_timer(struct timer_list *timer)
   
   功能： 向内核注册一个定时器， 注册后会马上开始计时。
   
   5.从内核注销定时器
   
   int del_timer(struct timer_list * timer)
   
   功能： 从内核定时链表上删除指定的定时器， 删除后就不会再执行绑定的函数

2. 修改定时器定时时间值， 并且重新注册
   
   int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expire0.s)
   
   功能： 修改定时器定时时间值， 并且重新注册， 不管这个定时的超时函数是否执行过。 执行完成后会马上启
   
   动定时。

内核定时器编程步骤

Step1 定义timer_list 结构变量

Step2 定义超时函数

Step3 对timer_list结构变量进行初始化

Step4 注册定时器，启动定时

Step5 注销定时器

驱动代码：

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

void tasklet_fun(unsigned long data);
//Step1 定义并静态初始化tasklet_struct 结构变量
DECLARE_TASKLET(mytasklet, tasklet_fun, 651);
//Step2 tasklet服务函数
void tasklet_fun(unsigned long data)
{
        static unsigned long count = 0;
        printk("count:%lu,%s is call! data:%lu\r\n",count++,__FUNCTION__,data);
        tasklet_schedule(&mytasklet); //在工作函数中重新调度自己，这样会循环调用tasklet_fun
}
static int __init mytasklet_init(void)
{
        //Step3 开始调度 mytasklet
        tasklet_schedule(&mytasklet);
        printk("%s is call!\r\n",__FUNCTION__);
        return 0;
}
static void __exit mytasklet_exit(void) //Module exit function specified by module_exit()
{
        //Step4 删除 tasklet
        tasklet_kill(&mytasklet);
}
module_init(mytasklet_init);
module_exit(mytasklet_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

实验现象