i.MX6ULL时间管理和内核定时器深入研究
描述
学习过 UCOS 或 FreeRTOS 的同学应该知道，UCOS 或 FreeRTOS 是需要一个硬件定时器提供系统时钟，一般使用 Systick 作为系统时钟源。
同理，Linux 要运行，也是需要一个系统时钟的，至于这个系统时钟是由哪个定时器提供的，有兴趣的读者可以去研究一下 Linux 内核。不过对于 Linux 驱动编写者来说，不需要深入研究这些具体的实现，只需要掌握相应的 API 函数即可。
Linux 内核中有大量的函数需要时间管理，比如周期性的调度程序、延时程序、对于我们驱动编写者来说最常用的定时器。硬件定时器提供时钟源，时钟源的频率可以设置， 设置好以后就周期性地产生定时中断，系统使用定时中断来计时。
中断周期性产生的频率就是系统频率，也叫做节拍率(tick rate)(有的资料也叫系统频率)，比如 1000Hz，100Hz 等等说的就是系统节拍率。
系统节拍率是可以设置的，单位是 Hz，在编译 Linux 内核的时候可以通过图形化界面设置系统节拍率，按照如下路径打开配置界面：
-> Kernel Features -> Timer frequency ([=y])
效果图：
在内核文件路径通过输入：make menuconfig指令打开图形化配置界面！
可以在.config文件中找到对应的配置，在内核文件路径通过输入：gedit .config指令打开:
CONFIG_HZ 为 100， Linux 内核会使用 CONFIG_HZ 来设置自己的系统时钟。打开文件 include/asm-generic/param.h，有如下内容：
#ifndef __ASM_GENERIC_PARAM_H #define __ASM_GENERIC_PARAM_H #include# undef HZ # define HZ CONFIG_HZ /* Internal kernel timer frequency */ # define USER_HZ 100 /* some user interfaces are */ # define CLOCKS_PER_SEC (USER_HZ) /* in "ticks" like times() */ #endif /* __ASM_GENERIC_PARAM_H */
宏 HZ 就是 CONFIG_HZ，因此 HZ=100，后面编写 Linux驱动的时候会常常用到 HZ，因为 HZ 表示一秒的节拍数，也就是频率。
高节拍率会提高系统时间精度，如果采用 100Hz 的节拍率，时间精度就是 10ms，采用1000Hz 的话时间精度就是 1ms，精度提高了 10 倍。
高精度时钟能够以更高的精度运行，时间测量也更加准确。高节拍率会导致中断的产生更加频繁，频繁的中断会加剧系统的负担， 1000Hz 和 100Hz的系统节拍率相比，系统要花费 10 倍的“精力”去处理中断。
中断服务函数占用处理器的时间增加，但是现在的处理器性能都很强大，所以采用 1000Hz 的系统节拍率并不会增加太大的负载压力。
根据自己的实际情况，选择合适的系统节拍率，本教程全部采用默认的 100Hz 系统节拍率。
Linux 内核使用全局变量 jiffies 来记录系统从启动以来的系统节拍数，系统启动的时候会将 jiffies 初始化为 0，jiffies 定义在文件 include/linux/jiffies.h 中，定义如下：
jiffies_64 和 jiffies 其实是同一个东西， jiffies_64 用于 64 位系统，而 jiffies 用于 32 位系统。当访问 jiffies 的时候其实访问的是 jiffies_64 的低 32 位，使用 get_jiffies_64 这个函数可以获取 jiffies_64 的值。
在 32 位的系统上读取 jiffies 的值，在 64 位的系统上 jiffes 和 jiffies_64表示同一个变量，因此也可以直接读取 jiffies 的值。所以不管是 32 位的系统还是 64 位系统，都可以使用 jiffies。
| 绕回
前面说了 HZ 表示每秒的节拍数，jiffies 表示系统运行的 jiffies 节拍数，所以 jiffies/HZ 就是系统运行时间，单位为秒。
不管是 32 位还是 64 位的 jiffies，都有溢出的风险，溢出以后会重新从 0 开始计数，相当于绕回来了，因此有些资料也将这个现象也叫做绕回。
假如 HZ 为最大值 1000 的时候，32 位的 jiffies 只需要 49.7 天就发生了绕回，对于 64 位的 jiffies 来说大概需要5.8 亿年才能绕回，因此 jiffies_64 的绕回忽略不计。处理 32 位 jiffies 的绕回显得尤为重要，Linux 内核提供了如表 50.1.1.1 所示的几个 API 函数来处理绕回。
可以在这个文件中找到定义：
如果 unkown 超过 known 的话，time_after 函数返回真，否则返回假。如果 unkown 没有超过 known 的话 time_before 函数返回真，否则返回假。time_after_eq 函数和 time_after 函数类似，只是多了判断等于这个条件。同理，time_before_eq 函数和 time_before 函数也类似。比如要判断某段代码执行时间有没有超时，此时就可以使用如下所示代码：
unsigned long timeout;
timeout = jiffies + (2 * HZ); /* 超时的时间点 */
/*************************************
具体的代码
************************************/
/* 判断有没有超时 */
if(time_before(jiffies, timeout))
{
/* 超时未发生 */
}
else
{
/* 超时发生 */
}
timeout 就是超时时间点，比如我们要判断代码执行时间是不是超过了 2 秒，那么超时时间点就是 jiffies+(2*HZ)，如果 jiffies 大于 timeout 那就表示超时了，否则就是没有超时。
为了方便开发，Linux 内核提供了几个 jiffies 和 ms、us、ns 之间的转换函数：
| 定时器
定时器是一个很常用的功能，需要周期性处理的工作都要用到定时器。定时器大体分两类，一个是硬件定时器，一个是软件定时器，而软件定时器需要硬件定时器做基础，通过软件的方式使用无限拓展(理论上)的软件定时器，使用了操作系统后，往往是使用软件定时器，可以不需要再对硬件定时器进行初始化配置。
Linux 内核定时器使用很简单，只需要提供超时时间(相当于定时值)和定时处理函数即可，当超时时间到了以后设置的定时处理函数就会执行，和我们使用硬件定时器的套路一样，只是使用内核定时器不需要做一大堆的寄存器初始化工作。
在使用内核定时器的时候要注意一点，内核定时器并不是周期性运行的，超时以后就会自动关闭，因此如果想要实现周期性定时，那么就需要在定时处理函数中重新开启定时器。Linux 内核使用 timer_list 结构体表示内核定时器，timer_list 定义在文件include/linux/timer.h 中，定义如下(省略掉条件编译)：
struct timer_list {
struct list_head entry;
unsigned long expires;
struct tvec_base *base; /* 定时器超时时间，单位是节拍数 */
void (*function)(unsigned long); /* 定时处理函数 */
unsigned long data; /* 要传递给 function 函数的参数 */
int slack;
};
要使用内核定时器首先要先定义一个 timer_list 变量，表示定时器，tiemr_list 结构体的expires 成员变量表示超时时间，单位为节拍数。比如现在需要定义一个周期为 2 秒的定时器，那么这个定时器的超时时间就是 jiffies+(2*HZ)，因此 expires=jiffies+(2*HZ)。function 就是定时器超时以后的定时处理函数，要做的工作或处理就放到这个函数里面，需要根据需求编写这个定时处理函数。
API函数
init_timer 函数
init_timer 函数负责初始化 timer_list 类型变量，当我们定义了一个 timer_list 变量以后一定要先用 init_timer 初始化一下。init_timer 函数原型如下：
/* timer：要初始化定时器。 返回值：没有返回值。 */ void init_timer(struct timer_list *timer)
add_timer 函数
add_timer 函数用于向 Linux 内核注册定时器，使用 add_timer 函数向内核注册定时器以后，定时器就会开始运行，函数原型如下：
/* timer：要注册的定时器。 返回值：没有返回值。 */ void add_timer(struct timer_list *timer)
del_timer 函数
del_timer 函数用于删除一个定时器，不管定时器有没有被激活，都可以使用此函数删除。在多处理器系统上，定时器可能会在其他的处理器上运行，因此在调用 del_timer 函数删除定时器之前要先等待其他处理器的定时处理器函数退出。del_timer 函数原型如下：
/* timer：要删除的定时器。 返回值：0，定时器还没被激活；1，定时器已经激活 */ int del_timer(struct timer_list * timer)
del_timer_sync 函数
del_timer_sync 函数是 del_timer 函数的同步版，会等待其他处理器使用完定时器再删除，del_timer_sync 不能使用在中断上下文中。del_timer_sync 函数原型如下所示：
/* timer：要删除的定时器。 返回值：0，定时器还没被激活；1，定时器已经激活。 */ int del_timer_sync(struct timer_list *timer)
mod_timer 函数
mod_timer 函数用于修改定时值，如果定时器还没有激活的话，mod_timer 函数会激活定时器！函数原型如下：
/* timer：要修改超时时间(定时值)的定时器。 expires：修改后的超时时间。 返回值：0，调用 mod_timer 函数前定时器未被激活；1，调用 mod_timer 函数前定时器已被激活。 */ int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
内核定时器一般的使用流程如下所示：
struct timer_list timer; /* 定义定时器 */
/* 定时器回调函数 */
void function(unsigned long arg)
{
/*
* 定时器处理代码
*/
/* 如果需要定时器周期性运行的话就使用 mod_timer
* 函数重新设置超时值并且启动定时器。
*/
mod_timer(&dev->timertest, jiffies + msecs_to_jiffies(2000));
}
/* 初始化函数 */
void init(void)
{
init_timer(&timer); /* 初始化定时器*/
timer.function = function; /* 设置定时处理函数*/
timer.expires=jffies + msecs_to_jiffies(2000);/* 超时时间 2 秒 */
timer.data = (unsigned long)&dev; /* 将设备结构体作为参数 */
add_timer(&timer); /* 启动定时器 */
}
/* 退出函数 */
void exit(void)
{
del_timer(&timer); /* 删除定时器 */
/* 或者使用 */
del_timer_sync(&timer);
}
Linux 内核短延时函数
有时候需要在内核中实现短延时，尤其是在 Linux 驱动中。Linux 内核提供了毫秒、微秒和纳秒延时函数：
| LED闪烁
通过设置一个定时器来实现周期性的闪烁 LED 灯，通过这个案例来学习定时器的基本使用，这个实验不需要看应用层。
简单使用型：
#include#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include // #include // #include // #include #define CHRDEVBASE_CNT 1 /* 设备号个数 */ #define CHRDEVBASE_NAME "chrdevbase" /* 名字 */ /* chrdevbase 设备结构体 */ struct newchr_dev{ dev_t devid; /* 设备号 */ struct cdev cdev; /* cdev */ struct class *class; /* 类 */ struct device *device; /* 设备 */ int major; /* 主设备号 */ int minor; /* 次设备号 */ struct device_node *nd; /* 设备节点 */ int led_gpio; /* led 所使用的 GPIO 编号 */ struct timer_list timer; /* 定义一个定时器 */ }; struct newchr_dev chrdevbase;/* 自定义字符设备 */ /* * @description : LED 硬件初始化 * @param : 无 * @return : 无 */ static int led_hal_init(void) { int ret = 0; /* 设置 LED 所使用的 GPIO */ /* 1、获取设备节点：gpioled */ chrdevbase.nd = of_find_node_by_path("/gpioled"); if(chrdevbase.nd == NULL) { printk("chrdevbase node cant not found! "); return -EINVAL; } else { printk("chrdevbase node has been found! "); } /* 2、 获取设备树中的 gpio 属性，得到 LED 所使用的 LED 编号 */ chrdevbase.led_gpio = of_get_named_gpio(chrdevbase.nd, "led-gpio", 0); if(chrdevbase.led_gpio < 0) { printk("can't get led-gpio"); return -EINVAL; } printk("led-gpio num = %d ", chrdevbase.led_gpio); /* 3、设置 GPIO1_IO03 为输出，并且输出高电平，默认关闭 LED 灯 */ ret = gpio_direction_output(chrdevbase.led_gpio, 1); if(ret < 0) { printk("can't set gpio! "); } return 0; } /* * @description : 打开设备 * @param - inode : 传递给驱动的inode * @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。 * @return : 0 成功;其他 失败 */ static int chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp) { printk("[BSP]chrdevbase open! "); filp->private_data = &chrdevbase; /* 设置私有数据 */ return 0; } /* * @description : 从设备读取数据 * @param - filp : 要打开的设备文件(文件描述符) * @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区 * @param - cnt : 要读取的数据长度 * @param - offt : 相对于文件首地址的偏移 * @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败 */ static ssize_t chrdevbase_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt) { printk("chrdevbase read! "); return 0; } /* * @description : 向设备写数据 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符 * @param - buf : 要写给设备写入的数据 * @param - cnt : 要写入的数据长度 * @param - offt : 相对于文件首地址的偏移 * @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败 */ static ssize_t chrdevbase_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt) { printk("chrdevbase write! "); return 0; } /* * @description : 关闭/释放设备 * @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符) * @return : 0 成功;其他 失败 */ static int chrdevbase_release(struct inode *inode, struct file *filp) { printk("[BSP]release! "); return 0; } /* * 设备操作函数结构体 */ static struct file_operations chrdevbase_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = chrdevbase_open, .read = chrdevbase_read, .write = chrdevbase_write, .release = chrdevbase_release, }; /* 定时器回调函数 */ void timer_function(unsigned long arg) { struct newchr_dev *dev = (struct newchr_dev *)arg; static int sta = 1; sta = !sta; /* 每次都取反，实现 LED 灯反转 */ gpio_set_value(dev->led_gpio, sta); /* 重启定时器 */ mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(500)); } /* * @description : 驱动入口函数 * @param : 无 * @return : 0 成功;其他 失败 */ static int __init chrdevbase_init(void) { /* 初始化硬件 */ led_hal_init(); /* 注册字符设备驱动 */ /* 1、创建设备号 */ if (chrdevbase.major) { /* 定义了设备号 */ chrdevbase.devid = MKDEV(chrdevbase.major, 0); register_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT, CHRDEVBASE_NAME); } else { /* 没有定义设备号 */ alloc_chrdev_region(&chrdevbase.devid, 0, CHRDEVBASE_CNT,CHRDEVBASE_NAME); /* 申请设备号 */ chrdevbase.major = MAJOR(chrdevbase.devid); /* 获取主设备号 */ chrdevbase.minor = MINOR(chrdevbase.devid); /* 获取次设备号 */ } printk("newcheled major=%d,minor=%d ",chrdevbase.major,chrdevbase.minor); /* 2、初始化 cdev */ chrdevbase.cdev.owner = THIS_MODULE; cdev_init(&chrdevbase.cdev, &chrdevbase_fops); /* 3、添加一个 cdev */ cdev_add(&chrdevbase.cdev, chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT); /* 4、创建类 */ chrdevbase.class = class_create(THIS_MODULE, CHRDEVBASE_NAME); if (IS_ERR(chrdevbase.class)) { return PTR_ERR(chrdevbase.class); } /* 5、创建设备 */ chrdevbase.device = device_create(chrdevbase.class, NULL,chrdevbase.devid, NULL, CHRDEVBASE_NAME); if (IS_ERR(chrdevbase.device)) { return PTR_ERR(chrdevbase.device); } /* 6、初始化 timer */ init_timer(&chrdevbase.timer); chrdevbase.timer.function = timer_function; chrdevbase.timer.expires = jiffies + msecs_to_jiffies(500); chrdevbase.timer.data = (unsigned long)&chrdevbase; add_timer(&chrdevbase.timer); return 0; } /* * @description : 驱动出口函数 * @param : 无 * @return : 无 */ static void __exit chrdevbase_exit(void) { gpio_set_value(chrdevbase.led_gpio, 1); /* 卸载驱动的时候关闭 LED */ del_timer_sync(&chrdevbase.timer); /* 删除 timer */ /* 注销字符设备 */ cdev_del(&chrdevbase.cdev);/* 删除 cdev */ unregister_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);/* 注销设备号 */ device_destroy(chrdevbase.class, chrdevbase.devid);/* 销毁设备 */ class_destroy(chrdevbase.class);/* 销毁类 */ printk("[BSP]chrdevbase exit! "); } /* * 将上面两个函数指定为驱动的入口和出口函数 */ module_init(chrdevbase_init); module_exit(chrdevbase_exit); /* * LICENSE和作者信息 */ MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
套路分析：
#include#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define CHRDEVBASE_CNT 1 /* 设备号个数 */ #define CHRDEVBASE_NAME "chrdevbase" /* 名字 */ /* chrdevbase 设备结构体 */ struct newchr_dev{ .... struct timer_list timer; /* 定义一个定时器 */ }; struct newchr_dev chrdevbase;/* 自定义字符设备 */ /* * @description : LED 硬件初始化 * @param : 无 * @return : 无 */ static int led_hal_init(void) { ...... return 0; } /* * @description : 打开设备 * @param - inode : 传递给驱动的inode * @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。 * @return : 0 成功;其他 失败 */ static int chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp) { ...... return 0; } /* * @description : 从设备读取数据 * @param - filp : 要打开的设备文件(文件描述符) * @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区 * @param - cnt : 要读取的数据长度 * @param - offt : 相对于文件首地址的偏移 * @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败 */ static ssize_t chrdevbase_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt) { ...... return 0; } /* * @description : 向设备写数据 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符 * @param - buf : 要写给设备写入的数据 * @param - cnt : 要写入的数据长度 * @param - offt : 相对于文件首地址的偏移 * @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败 */ static ssize_t chrdevbase_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt) { ...... return 0; } /* * @description : 关闭/释放设备 * @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符) * @return : 0 成功;其他 失败 */ static int chrdevbase_release(struct inode *inode, struct file *filp) { ...... return 0; } /* * 设备操作函数结构体 */ static struct file_operations chrdevbase_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = chrdevbase_open, .read = chrdevbase_read, .write = chrdevbase_write, .release = chrdevbase_release, }; /* 定时器回调函数 */ void timer_function(unsigned long arg) { struct newchr_dev *dev = (struct newchr_dev *)arg; static int sta = 1; sta = !sta; /* 每次都取反，实现 LED 灯反转 */ gpio_set_value(dev->led_gpio, sta); /* 重启定时器 */ mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(500)); } /* * @description : 驱动入口函数 * @param : 无 * @return : 0 成功;其他 失败 */ static int __init chrdevbase_init(void) { /* 初始化硬件 */ led_hal_init(); /* 注册字符设备驱动 */ /* 1、创建设备号 */ ...... /* 2、初始化 cdev */ ...... /* 3、添加一个 cdev */ ...... /* 4、创建类 */ ...... /* 5、创建设备 */ ...... /* 6、初始化 timer */ init_timer(&chrdevbase.timer); chrdevbase.timer.function = timer_function; chrdevbase.timer.expires = jiffies + msecs_to_jiffies(500); chrdevbase.timer.data = (unsigned long)&chrdevbase; add_timer(&chrdevbase.timer); return 0; } /* * @description : 驱动出口函数 * @param : 无 * @return : 无 */ static void __exit chrdevbase_exit(void) { gpio_set_value(chrdevbase.led_gpio, 1); /* 卸载驱动的时候关闭 LED */ del_timer_sync(&chrdevbase.timer); /* 删除 timer */ /* 注销字符设备 */ cdev_del(&chrdevbase.cdev);/* 删除 cdev */ unregister_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);/* 注销设备号 */ device_destroy(chrdevbase.class, chrdevbase.devid);/* 销毁设备 */ class_destroy(chrdevbase.class);/* 销毁类 */ printk("[BSP]chrdevbase exit! "); } /* * 将上面两个函数指定为驱动的入口和出口函数 */ module_init(chrdevbase_init); module_exit(chrdevbase_exit); /* * LICENSE和作者信息 */ MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
| ioctl
上边那个定时器案例是固定周期, 可用借助ioctl来动态修改定时器周期!
驱动:
#include#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define CHRDEVBASE_CNT 1 /* 设备号个数 */ #define CHRDEVBASE_NAME "chrdevbase" /* 名字 */ #define CLOSE_CMD (_IO(0xEF, 0x01)) /* 关闭定时器 */ #define OPEN_CMD (_IO(0xEF, 0x02)) /* 打开定时器 */ #define SETPERIOD_CMD (_IO(0xEF, 0x03)) /* 设置定时器周期命令 */ #define LEDON 1 /* 开灯 */ #define LEDOFF 0 /* 关灯 */ /* chrdevbase 设备结构体 */ struct newchr_dev{ dev_t devid; /* 设备号 */ struct cdev cdev; /* cdev */ struct class *class; /* 类 */ struct device *device; /* 设备 */ int major; /* 主设备号 */ int minor; /* 次设备号 */ struct device_node *nd; /* 设备节点 */ int led_gpio; /* led 所使用的 GPIO 编号 */ int timeperiod; /* 定时周期(ms) */ struct timer_list timer; /* 定义一个定时器 */ }; struct newchr_dev chrdevbase;/* 自定义字符设备 */ /* * @description : LED 硬件初始化 * @param : 无 * @return : 无 */ static int led_hal_init(void) { int ret = 0; /* 设置 LED 所使用的 GPIO */ /* 1、获取设备节点：gpioled */ chrdevbase.nd = of_find_node_by_path("/gpioled"); if(chrdevbase.nd == NULL) { printk("chrdevbase node cant not found! "); return -EINVAL; } else { printk("chrdevbase node has been found! "); } /* 2、 获取设备树中的 gpio 属性，得到 LED 所使用的 LED 编号 */ chrdevbase.led_gpio = of_get_named_gpio(chrdevbase.nd, "led-gpio", 0); if(chrdevbase.led_gpio < 0) { printk("can't get led-gpio"); return -EINVAL; } printk("led-gpio num = %d ", chrdevbase.led_gpio); /* 3、设置 GPIO1_IO03 为输出，并且输出高电平，默认关闭 LED 灯 */ ret = gpio_direction_output(chrdevbase.led_gpio, 1); if(ret < 0) { printk("can't set gpio! "); } return 0; } /* * @description : 打开设备 * @param - inode : 传递给驱动的inode * @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。 * @return : 0 成功;其他 失败 */ static int chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp) { int ret = 0; printk("[BSP]chrdevbase open! "); filp->private_data = &chrdevbase; /* 设置私有数据 */ chrdevbase.timeperiod = 1000; /* 默认周期为 1s */ ret = led_hal_init(); /* 初始化 LED IO */ return 0; } /* * @description : ioctl 函数， * @param – filp : 要打开的设备文件(文件描述符) * @param - cmd : 应用程序发送过来的命令 * @param - arg : 参数 * @return : 0 成功;其他 失败 */ static long timer_unlocked_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg) { struct newchr_dev *dev = (struct newchr_dev *)filp->private_data; int timerperiod; switch (cmd) { case CLOSE_CMD: /* 关闭定时器 */ // 等待其他处理器使用完定时器再删除 del_timer_sync(&dev->timer); break; case OPEN_CMD: /* 打开定时器 */ timerperiod = dev->timeperiod; mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(timerperiod)); break; case SETPERIOD_CMD: /* 设置定时器周期 */ dev->timeperiod = arg; mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(arg)); break; default: break; } return 0; } /* * 设备操作函数结构体 */ static struct file_operations chrdevbase_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = chrdevbase_open, .unlocked_ioctl = timer_unlocked_ioctl, }; /* 定时器回调函数 */ void timer_function(unsigned long arg) { struct newchr_dev *dev = (struct newchr_dev *)arg; static int sta = 1; sta = !sta; /* 每次都取反，实现 LED 灯反转 */ gpio_set_value(dev->led_gpio, sta); /* 重启定时器 */ mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(dev->timeperiod)); } /* * @description : 驱动入口函数 * @param : 无 * @return : 0 成功;其他 失败 */ static int __init chrdevbase_init(void) { /* 注册字符设备驱动 */ /* 1、创建设备号 */ if (chrdevbase.major) { /* 定义了设备号 */ chrdevbase.devid = MKDEV(chrdevbase.major, 0); register_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT, CHRDEVBASE_NAME); } else { /* 没有定义设备号 */ alloc_chrdev_region(&chrdevbase.devid, 0, CHRDEVBASE_CNT,CHRDEVBASE_NAME); /* 申请设备号 */ chrdevbase.major = MAJOR(chrdevbase.devid); /* 获取主设备号 */ chrdevbase.minor = MINOR(chrdevbase.devid); /* 获取次设备号 */ } printk("newcheled major=%d,minor=%d ",chrdevbase.major,chrdevbase.minor); /* 2、初始化 cdev */ chrdevbase.cdev.owner = THIS_MODULE; cdev_init(&chrdevbase.cdev, &chrdevbase_fops); /* 3、添加一个 cdev */ cdev_add(&chrdevbase.cdev, chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT); /* 4、创建类 */ chrdevbase.class = class_create(THIS_MODULE, CHRDEVBASE_NAME); if (IS_ERR(chrdevbase.class)) { return PTR_ERR(chrdevbase.class); } /* 5、创建设备 */ chrdevbase.device = device_create(chrdevbase.class, NULL,chrdevbase.devid, NULL, CHRDEVBASE_NAME); if (IS_ERR(chrdevbase.device)) { return PTR_ERR(chrdevbase.device); } /* 6、初始化 timer */ init_timer(&chrdevbase.timer); chrdevbase.timer.function = timer_function; chrdevbase.timer.expires = jiffies + msecs_to_jiffies(500); chrdevbase.timer.data = (unsigned long)&chrdevbase; // add_timer(&chrdevbase.timer); return 0; } /* * @description : 驱动出口函数 * @param : 无 * @return : 无 */ static void __exit chrdevbase_exit(void) { gpio_set_value(chrdevbase.led_gpio, 1); /* 卸载驱动的时候关闭 LED */ del_timer_sync(&chrdevbase.timer); /* 删除 timer */ /* 注销字符设备 */ cdev_del(&chrdevbase.cdev);/* 删除 cdev */ unregister_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);/* 注销设备号 */ device_destroy(chrdevbase.class, chrdevbase.devid);/* 销毁设备 */ class_destroy(chrdevbase.class);/* 销毁类 */ printk("[BSP]chrdevbase exit! "); } /* * 将上面两个函数指定为驱动的入口和出口函数 */ module_init(chrdevbase_init); module_exit(chrdevbase_exit); /* * LICENSE和作者信息 */ MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
应用:
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include "linux/ioctl.h"
/* 命令值 */
#define CLOSE_CMD (_IO(0XEF, 0x1)) /* 关闭定时器 */
#define OPEN_CMD (_IO(0XEF, 0x2)) /* 打开定时器 */
#define SETPERIOD_CMD (_IO(0XEF, 0x3)) /* 设置定时器周期命令 */
/*
* @description : main主程序
* @param - argc : argv数组元素个数
* @param - argv : 具体参数
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, ret;
char *filename;
unsigned int cmd;
unsigned int arg;
char writebuf[100];
unsigned char str[100];
if(argc != 2){
printf("[APP]Error Usage!
");
return -1;
}
filename = argv[1];
/* 打开驱动文件 */
fd = open(filename, O_RDWR);
if(fd < 0){
printf("[APP]Can't open file %s
", filename);
return -1;
}
while (1) {
printf("Input CMD:");
ret = scanf("%d", &cmd);
if (ret != 1) { /* 参数输入错误 */
return 1; /* 防止卡死 */
}
if(cmd == 1) /* 关闭 LED 灯 */
cmd = CLOSE_CMD;
else if(cmd == 2) /* 打开 LED 灯 */
cmd = OPEN_CMD;
else if(cmd == 3) {
cmd = SETPERIOD_CMD; /* 设置周期值 */
printf("Input Timer Period:");
ret = scanf("%d", &arg);
if (ret != 1) { /* 参数输入错误 */
return 1; /* 防止卡死 */
}
}
ioctl(fd, cmd, arg); /* 控制定时器的打开和关闭 */
}
close(fd);
return 0;
}
使用:
上文就是简单介绍了一下定时器, 简单使用了一下定时器, 后边根据各自需求进一步深入学习.
审核编辑：刘清
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