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Linux内核定时器

news 来源：原创 2024/9/13 10:52:45

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。 Linux 内核定时器
采用系统时钟来实现。

一.系统运行节拍数 - jiffies

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。

1.32位系统

extern unsigned long volatile __jiffy_data jiffies;

2.64位系统

extern u64 __jiffy_data jiffies_64;

二.内核定时器结构体

struct timer_list
{struct list_head_entry;unsigned long expires;            /* 定时器超时时间，单位是节拍数 */struct tvec_base *base;        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;
};

三.定时器相关API函数

1.初始化timer_list类型变量 - init_timer()

功能：

初始化 timer_list 类型变量，定义了 timer_list 变量以后一定要先用此函数初始化。

无返回值

参数：

timer：要初始化的定时器。

void init_timer(struct timer_list *timer);

2.注册定时器 - add_timer

功能：

向 Linux 内核中注册定时器，使用该函数注册后，定时器就会开始运行

无返回值

参数：

timer：要注册的定时器

void add_timer(struct timer_list *timer);

3.删除定时器 - del_timer

功能：

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。

定时器还没被激活，返回（0）；定时器已经激活，返回（1）。

参数：

timer：要删除的定时器

int del_timer(struct timer_list *timer);

4.删除定时器 - del_timer_sync

功能：

是del_timer的同步版，会等待其他处理器使用完定时器再删除，此函数不能用在中断上下文。

定时器还没被激活，返回（0）；定时器已经被激活，返回（1）。

参数：

timer ：要删除的定时器

int del_timer_sync(struct timer_list *timer);

5.修改定时值 - mod_timer

功能：

修改定时值，若定时器还没有激活，调用此函数会激活定时器！

调用mod_timer前定时器还未激活时，返回（0）；调用mod_timer前定时器已经被激活时，返回（1）。

参数：

timer：要修改超时时间（定时值）的定时器。

expires：修改后的超时时间。

6.使用示例

/* 1.定义定时器 */
struct timer_list timer;/* 2.编写定时器回调函数 */
void function(unsigned long arg)
{/** 1.定时处理代码*//** 2.如果需要定时器周期运行，则使用mod_timer函数重新设置超时值，并启动定时器*/mod_timer(&dev->timertest,jiffies + msecs_to_jiffies(2000));
}/* 3.初始化函数 */
void init(void)
{/* 1.初始化定时器 */init_timer(&timer);        /* 2。设置定时处理函数 */timer.function = function;/* 3.设置超时时间 */timer.expires = jffies + msecs_to_jiffies(2000);/* 4.将设备结构体作为参数 */timer.data = (unsigned long)&dev;/* 5.启动定时器 */add_timer(&timer);}/* 4.退出函数 */
void exit(void)
{/* 1.删除定时器 */del_timer(&timer);/* 或者使用del_timer_sync(&timer); */
}

四.定时器实现LED闪烁程序

①.驱动程序

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <linux/timer.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>#define TIMER_CNT       1                           /* 设备号个数 */
#define TIMER_NAME      "timer"                     /* 名字 */
#define CLOSE_CMD       (_IO(0XEF,0X1))             /* 关闭定时器命令 */
#define OPEN_CMD        (_IO(0XEF,0X2))             /* 开启定时器命令 */
#define SETPERIOD_CMD   (_IO(0XEF,0X3))             /* 设置定时器周期命令 */
#define LEDON           1                           /* 开灯 */
#define LEDOFF          0                           /* 关灯 */struct timer_dev
{dev_t devid;                //设备号struct cdev cdev;           //cdevstruct class *class;        //类struct device *device;      //设备int major;                  //主设备号int minor;                  //次设备号struct device_node *nd;     //设备结点int led_gpio;               //LED所使用的GPIO编号int timeperiod;             //定时器周期，单位为msstruct timer_list timer;    //定义一个定时器
};/* timer设备 */
struct timer_dev timerdev;/*** @description:        初始化LED，在驱动入口函数中调用以初始化LED所使用的GPIO引脚
*/
static int led_init(void)
{int ret = 0;/* 从设备树找到 gpioled 这个设备结点 */timerdev.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");if(NULL == timerdev.nd){return -EINVAL; }/* 获取led-gpio编号 */timerdev.led_gpio = of_get_named_gpio(timerdev.nd,"led-gpio",0);if(0 > timerdev.led_gpio){printk("can not get led!\r\n");return -EINVAL;}/* 初始化led所使用的IO */gpio_request(timerdev.led_gpio,"led");ret = gpio_direction_output(timerdev.led_gpio,1);       //默认输出高电平，关闭ledif(0 > ret){printk("can not set gpio!\r\n");}return 0;
}/*** @description:            打开设备* @param - inode    :      传递给驱动的inode* @param - filp     :      设备文件，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 timer_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{int ret = 0;filp->private_data = &timerdev;     //设置私有数据timerdev.timeperiod = 1000;         //默认周期为1sret = led_init();                   //初始化ledif(0 > ret){return ret;}return 0;
}/*** @description:            ioctl函数* @param - filp        :   文件描述符* @param - cmd         :   指令* @param - arg         :   参数（当指令为设置定时器周期时有效)* @return              :   0 成功，其他 失败
*/
static long timer_unlocked_ioctl(struct file *filp,unsigned int cmd,unsigned long arg)
{struct timer_dev *dev = (struct timer_dev *)filp->private_data;int timerperiod;switch(cmd){/* 关闭指令 */case CLOSE_CMD:                     del_timer_sync(&dev->timer);break;/* 开启指令 */case OPEN_CMD:timerperiod = dev->timeperiod;mod_timer(&dev->timer,jiffies + msecs_to_jiffies(timerperiod));break;/* 设置定时器周期 */    case SETPERIOD_CMD:dev->timeperiod = arg;mod_timer(&dev->timer,jiffies+msecs_to_jiffies(arg));break;default:break;}return 0;
}/* 绑定操作函数 */
static struct file_operations timer_fops = 
{.owner = THIS_MODULE,.open = timer_open,.unlocked_ioctl = timer_unlocked_ioctl,
};/* 定时器回调函数 */
void timer_function(unsigned long arg)
{struct timer_dev *dev = (struct timer_dev *)arg;static int sta = 1;int timerperiod;sta = !sta;             //每次都取反，实现LED反转gpio_set_value(dev->led_gpio,sta);/* 重启定时器 */timerperiod = dev->timeperiod;mod_timer(&dev->timer,jiffies + msecs_to_jiffies(dev->timeperiod));}/*** @description:                驱动入口函数
*/
static int __init timer_init(void)
{/* 注册字符设备驱动 *//* 1.创建设备号 */if(timerdev.major){timerdev.devid = MKDEV(timerdev.major,0);register_chrdev_region(timerdev.devid,TIMER_CNT,TIMER_NAME);}else{alloc_chrdev_region(&timerdev.devid,0,TIMER_CNT,TIMER_NAME);timerdev.major = MAJOR(timerdev.devid);timerdev.minor = MINOR(timerdev.devid);}/* 2.初始化cdev */timerdev.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&timerdev.cdev,&timer_fops);/* 3.添加一个cdev */cdev_add(&timerdev.cdev,timerdev.devid,TIMER_CNT);/* 4.创建类 */timerdev.class = class_create(THIS_MODULE,TIMER_NAME);if(IS_ERR(timerdev.class)){return PTR_ERR(timerdev.class);}/* 5.创建设备 */timerdev.device = device_create(timerdev.class,NULL,timerdev.devid,NULL,TIMER_NAME);if(IS_ERR(timerdev.device)){return PTR_ERR(timerdev.device);}/* 6.初始化timer,设置定时器处理函数，还未设置周期，所以不会激活定时器 */init_timer(&timerdev.timer);timerdev.timer.function = timer_function;timerdev.timer.data = (unsigned long)&timerdev;return 0;
}/*** @description:        驱动出口函数
*/
static void __exit timer_exit(void)
{gpio_set_value(timerdev.led_gpio,1);        //关闭LEDdel_timer_sync(&timerdev.timer);            //删除timer#if 0del_timer(&timerdev.timer);
#endif/* 注销字符设备驱动 */cdev_del(&timerdev.cdev);unregister_chrdev_region(timerdev.devid,TIMER_CNT);device_destroy(timerdev.class,timerdev.devid);class_destroy(timerdev.class);
}module_init(timer_init);
module_exit(timer_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("kaneki");

②.应用程序

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>#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 */int main(int argc,char *argv[])
{int ret,fd;char *filename;unsigned int cmd;unsigned int arg;unsigned char str[100];if(2 != argc){printf("Usage : <%s timer device path>\n",argv[0]);return -1;        }filename = argv[1];fd = open(filename,O_RDWR);if(0 > fd){perror("open error");return -1;}while(1){printf("Input CMD:\n");ret = scanf("%d",&cmd);if(1 != ret){gets(str);}if(1 == cmd){cmd = CLOSE_CMD;}else if(2 == cmd){cmd = OPEN_CMD;}else if(3 == cmd){cmd = SETPERIOD_CMD;printf("Input Timer Period:\n");ret = scanf("%d",&arg);if(1 != ret){gets(str);}}ioctl(fd,cmd,arg);}close(fd);return 0;
}