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Linux设备驱动之定时与延时

Linux通过系统硬件定时器以规律的间隔(由HZ度量)产生定时器中断,每次中断使得一个内核计数器的值jiffies累加,因此这个jiffies就记录了系统启动开始的时间流逝,然后内核据此实现软件定时器和延时。

Demo for jiffies and HZ

  1. #include <linux/jiffies.h> 
  2.  
  3. unsigned long j, stamp_1, stamp_half, stamp_n; 
  4.  
  5. j = jiffies; /* read the current value */ 
  6. stamp_1 = j + HZ; /* 1 second in the future */ 
  7. stamp_half = j + HZ/2; /* half a second */ 
  8. stamp_n = j + n * HZ / 1000; /* n milliseconds */ 

内核定时器

硬件时钟中断处理程序会唤起 TIMER_SOFTIRQ 软中断,运行当前处理器上到期的所有内核定时器。

定时器定义/初始化

在Linux内核中,timer_list结构体的一个实例对应一个定时器:

/* 当expires指定的定时器到期时间期满后,将执行function(data) */

  1. /* 当expires指定的定时器到期时间期满后,将执行function(data) */ 
  2.    struct timer_list { 
  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;              /* function的参数 */ 
  6.        ... 
  7.    }; 
  8.  
  9.    /* 定义 */ 
  10.    struct timer_list my_timer; 
  11.  
  12.    /* 初始化函数 */ 
  13.    void init_timer(struct timer_list * timer); 
  14.    /* 初始化宏 */ 
  15.    TIMER_INITIALIZER(_function, _expires, _data) 
  16.  
  17.    /* 定义并初始化宏 */ 
  18.    DEFINE_TIMER(_name, _function, _expires, _data) 

定时器添加/移除

  1. /* 注册内核定时器,将定时器加入到内核动态定时器链表中 */ 
  2.    void add_timer(struct timer_list * timer); 
  3.  
  4.    /* 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, 
  5.       因此该函数的调用不能发生在中断上下文 */ 
  6.    void del_timer(struct timer_list * timer); 
  7.    void del_timer_sync(struct timer_list * timer); 

定时时间修改

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

延时

短延时

  1. void ndelay(unsigned long nsecs);  
  2. void udelay(unsigned long usecs);  
  3. void mdelay(unsigned long msecs); 

内核在启动时,会运行一个延迟测试程序(delay loop calibration),计算出lpj(loops per jiffy),根据lpj就实现了这几个函数,属忙等待。

长延时

  • 一个很直观的方法是比较当前的 jiffies 和目标 jiffies:
  1. int time_after(unsigned long a, unsigned long b); /* a after b, true */  
  2. int time_before(unsigned long a, unsigned long b); /* a before b */  
  3. int time_after_eq(unsigned long a, unsigned long b); /* a after or equal b */  
  4. int time_before_eq(unsigned long a, unsigned long b);/* a before or equal b */ 
  • 睡着延时
  1. void msleep(unsigned int millisecs);  
  2. unsigned long msleep_interruptible(unsigned int millisecs);  
  3. void ssleep(unsigned int seconds); 

Tip: msleep()、 ssleep()不能被打断。

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