Smart210学习记录-----linux定时器

1.内核定时器：

　　Linux 内核所提供的用于操作定时器的数据结构和函数如下：

(1) timer_list

　　在 Linux 内核中，timer_list 结构体的一个实例对应一个定时器

　　1 struct timer_list {
2   　　　　　　 struct list_head entry; /* 定时器列表 */
3    　　　　　　unsigned long expires; /*定时器到期时间*/
4    　　　　　　　void (*function)(unsigned long); /* 定时器处理函数 */
5    　　　　　　unsigned long data; /* 作为参数被传入定时器处理函数 */
6   　　　　　　 struct timer_base_s *base;
7   ...
8 };

当定时器期满后，其中第 5 行的 function()成员将被执行，而第 4 行的 data 成员则是传入其中的参数，第 3 行的 expires 则是定时器到期的时间（jiffies）。

如下代码定义一个名为 my_timer 的定时器：
struct timer_list my_timer;

　　（2）初始化定时器

　　　　void init_timer(struct timer_list * timer);

　　　　上述 init_timer()函数初始化 timer_list 的 entry 的 next 为 NULL，并给 base 指针赋值

　　　　TIMER_INITIALIZER(_function, _expires, _data)宏用于赋值定时器结构体的function、expires、
　　　　data 和 base 成员

　　　　DEFINE_TIMER(_name,  _function,  _expires,  _data)宏是定义并初始化定时器成员的“快捷方
　　　　式”。

　　　　此外，static inline void setup_timer(struct timer_list * timer, void (*function)(unsigned long),unsigned long data)
　　　　也可用于初始化定时器并赋值其成员

　　（3）增加定时器

　　　　void add_timer(struct timer_list* timer);

　　 (4)删除定时器

　　　　int  del_timer(struct timer_list* timer);

　　del_timer_sync()是 del_timer()的同步版，在删除一个定时器时需等待其被处理完，因此该函数的调用不能发生在中断上下文。

　　 (5)．修改定时器的 expire

　　　　int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires);

　　上述函数用于修改定时器的到期时间，在新的被传入的 expires 到来后才会执行定时器函数。

2.内核中延时的工作delayed_work

注意，对于这种周期性的任务，Linux 内核还提供了一套封装好的快捷机制，其本质利用工作队列
和定时器实现，这套快捷机制是就是delayed_work，delayed_work结构体的定义如代码清单10.11所示。
代码清单 10.11   delayed_work 结构体
1  struct delayed_work {
2                struct work_struct work;
3                struct timer_list timer;
4  };
5  struct work_struct {

6                atomic_long_t data;
7  #define WORK_STRUCT_PENDING 0 
8  #define WORK_STRUCT_FLAG_MASK (3UL)
9  #define WORK_STRUCT_WQ_DATA_MASK (～WORK_STRUCT_FLAG_MASK)
10               struct list_head entry;
11               work_func_t func;
12 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
13               struct lockdep_map lockdep_map;
14 #endif
15 };

我们可以通过如下函数调度一个 delayed_work 在指定的延时后执行：
int schedule_delayed_work(struct delayed_work *work, unsigned long delay);
当指定的 delay 到来时 delayed_work 结构体中 work 成员的 work_func_t 类型成员 func()会被
执行。work_func_t 类型定义为：
typedef void (*work_func_t)(struct work_struct *work);
其中 delay 参数的单位是 jiffies，因此一种常见的用法如下：
schedule_delayed_work(&work, msecs_to_jiffies(poll_interval));
其中的 msecs_to_jiffies()用于将毫秒转化为 jiffies。
如果要周期性的执行任务，通常会在 delayed_work 的工作函数中再次调用 schedule_delayed_
work()，周而复始。
如下函数用来取消 delayed_work：
int cancel_delayed_work(struct delayed_work *work);
int cancel_delayed_work_sync(struct delayed_work *work);

3.内核延时

Linux 内核中提供了如下 3 个函数分别进行纳秒、微秒和毫秒延迟：
void ndelay(unsigned long nsecs);
void udelay(unsigned long usecs);
void mdelay(unsigned long msecs);
上述延迟的实现原理本质上是忙等待，它根据 CPU 频率进行一定次数的循环。

毫秒时延（以及更大的秒时延）已经比较大了，在内核中，最好不要直接使用 mdelay()函数，这将无谓地耗费 CPU 资源，对于毫秒级以上时延，内核提供了下述函数：
void msleep(unsigned int millisecs);
unsigned long msleep_interruptible(unsigned int millisecs);
void ssleep(unsigned int seconds);
上述函数将使得调用它的进程睡眠参数指定的时间，msleep()、ssleep()不能被打断，而msleep_interruptible()则可以被打断。

秒设备驱动程序：

#include <linux/module.h>
 #include <linux/types.h>
 #include <linux/fs.h>
 #include <linux/errno.h>
 #include <linux/mm.h>
 #include <linux/sched.h>
 #include <linux/init.h>
 #include <linux/cdev.h>
 #include <asm/io.h>
 #include <asm/system.h>
 #include <asm/uaccess.h>
 #include <linux/slab.h>
 #include <linux/platform_device.h>

static unsigned char timermajor = 0;
#define   TIMERNAME    "mytimer"

static struct class *timer_class;
static struct device *timer_device;

struct timer_dev {
    struct cdev cdev;
    atomic_t counter;
    struct timer_list  mytimer;
};

struct timer_dev *my_timer_dev;

static void my_timer_fun(unsigned int arg)
{
    mod_timer(&my_timer_dev->mytimer, jiffies + HZ);
    atomic_inc(&my_timer_dev->counter);
    printk(KERN_NOTICE "current jiffies is %ld\n", jiffies);
}

static int my_timer_open(struct inode * inode, struct file * file)
{
    init_timer( &my_timer_dev->mytimer);
    my_timer_dev->mytimer.expires = jiffies+ HZ;
    my_timer_dev->mytimer.function = & my_timer_fun;

    add_timer(&my_timer_dev->mytimer);
    atomic_set(&my_timer_dev->counter, 0);
    return 0;
}

static ssize_t my_timer_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
{
    int counter;

    counter = atomic_read(&my_timer_dev->counter);

    if(copy_to_user(buf, &counter, sizeof(int)))
            printk("copy_to_user error\n");

    return 0;
}

static int my_timer_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    del_timer( &my_timer_dev->mytimer);
    return 0;
}

struct file_operations timer_fops = {
    .owner    =    THIS_MODULE,
    .open     =    my_timer_open,
    .read     =    my_timer_read,
    .release  =    my_timer_close,
};

static void timer_setup_cdev(struct timer_dev *dev, int minor )
{
    unsigned char err;
    dev_t deno;
    deno = MKDEV(timermajor, minor);
    cdev_init(&dev->cdev, &timer_fops);
    dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
    dev->cdev.ops   = &timer_fops;
    err = cdev_add(&dev->cdev, deno, 1);
    if(err)
        printk(KERN_ALERT"cdev_addd error\n");
}

static int __init my_timer_init(void)
{
    int err = 0;
    dev_t deno;
    if(timermajor) {
        register_chrdev_region(deno, 1, TIMERNAME);
    } else {
        err = alloc_chrdev_region(&deno, 0, 1, TIMERNAME);
        timermajor = MAJOR(deno);
    }
    if(err)
        printk(KERN_ALERT"alloc_chrdev_region error\n");

    printk(KERN_ALERT"timermajor is %d\n", timermajor);

    my_timer_dev = kmalloc(sizeof(struct timer_dev), GFP_KERNEL);
    if(!my_timer_dev) {
        printk(KERN_ALERT"kmalloc error\n");
        return -ENOMEM;
    }
    memset(my_timer_dev, 0, sizeof(struct timer_dev) );

    timer_setup_cdev(my_timer_dev, 0);

    timer_class = class_create(THIS_MODULE, TIMERNAME);
    if(IS_ERR(timer_class)) {
        printk(KERN_ALERT"class_create error\n");
        return -EBUSY;
    }

    timer_device = device_create(timer_class, NULL, deno, NULL, TIMERNAME);
    if(IS_ERR(timer_device)) {
        printk(KERN_ALERT"device_create error\n");
        return -EBUSY;
    }

    return 0;
}

static void __exit my_key_exit(void)
{
    cdev_del(&my_timer_dev->cdev);
    unregister_chrdev_region(MKDEV(timermajor, 0), 1);
}

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("qigaohua");
module_init(my_timer_init);
module_exit(my_key_exit);

测试程序：

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <stdio.h>

int main()
{
    int fd;
    int counter = 0;
    int old_counter = 0;
    fd = open("/dev/mytimer", O_RDWR);
    if(fd < 0) {
        printf("open /dev/mytimer error\n");
        return 0;
    }

    while(1) {
        read(fd, &counter, sizeof(int));
        if(counter != old_counter) {
            old_counter = counter;
            printf("counter is %d\n", counter);
        }
    }
}