芯灵思SinlinxA33开发板Linux内核定时器编程

小.易

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

4. 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

6. 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
实验平台：芯灵思SinlinxA33开发板
驱动代码：

1. #include <linux/module.h>
   
2. #include <linux/init.h>
   
3. #include <linux/timer.h>
   
4. 
   
5. //Step1 timer_list 结构变量
   
6. struct timer_list timer;
   
7. //Step2 超时函数
   
8. void timer_fun(long data)
   
9. {
   
10.         printk("%s is call! data:%d\r\n",__FUNCTION__,data);//__FUNCTION__   获取当前函数名
    
11.         mod_timer(&timer, jiffies + HZ*1); //再次修改本定时器超时时间为当前时间后1秒
    
12. }
    
13. static int __init timer_init(void)
    
14. {
    
15.         //Step3 对timer_list结构变量进行初始
    
16.         init_timer(&timer);
    
17.         setup_timer(&timer, timer_fun, 666);
    
18.         timer.expires = jiffies + HZ*2;
    
19.         //Step4 注册定时器，启动定时
    
20.         add_timer(&timer);
    
21.         printk("Timer start!\r\n");
    
22.         return 0;
    
23. }
    
24. static void __exit timer_exit(void) //Module exit function specified by module_exit()
    
25. {
    
26.         //Step5 注销定时器
    
27.         del_timer_sync(&timer);
    
28.         printk("Timer over!\r\n");
    
29. }
    
30. module_init(timer_init);
    
31. module_exit(timer_exit);
    
32. MODULE_LICENSE("GPL");
    

复制代码

Makefile代码：

1. KERN_DIR = /work/lichee/linux-3.4
   
2. all:
   
3.         make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
   
4. clean:
   
5.         make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
   
6.         rm -rf modules.order
   
7. obj-m        += timer_drv.o
   

复制代码

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最后使用 dmseg 命令查看，可以看到每隔1秒打印一次