芯靈思Sinlinx A64開發板Linux內核定時器編程

開發平臺 芯靈思Sinlinx A64
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Linux 內核定時器是內核用來控制在未來某個時間點（基于jiffies）調度執行某個函數的一種機制，其實現位于 <Linux/timer.h> 和 kernel/timer.c 文件中。
內核定時器的數據結構

struct timer_list {
    struct list_head entry;  //雙向鏈表元素list：用來將多個定時器連接成一條雙向循環隊列。
    unsigned long expires; //expires 字段表示期望定時器執行的 jiffies 值，到達該 jiffies 值時，將調用 function 函數，并傳遞 data 作為參數。
    void (*function)(unsigned long); //指向一個可執行函數。當定時器到期時，內核就執行function所指定的函數。而data域則被內核用作function函數的調用參數。
    unsigned long data;
    struct tvec_base *base;
    /* ... */
};

時間比較操作
在定時器應用中經常需要比較兩個時間值，以確定timer是否超時，所以Linux內核在timer.h頭文件中定義了4個時間關系比較操作宏。這里我們說時刻a在時刻b之后，就意味著時間值a≥b。
Linux強烈推薦用戶使用它所定義的下列4個時間比較操作宏（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 內核時間相關轉換函數

1. unsigned long usecs_to_jiffies(const unsigned int u)
   功能： 把微秒轉換成時鐘節拍
   參數： u 時間微秒
   返回： 對應的時鐘節拍數量
2. unsigned long msecs_to_jiffies(const unsigned int m)
   功能： 把毫秒轉換成時鐘節拍
   參數： u 時間毫秒
   返回： 對應的時鐘節拍數量
   示例： 要定時從現在開始， 3 毫秒執行一個函數
   expires 設置為 jiffies+ msecs_to_jiffies(3)

Linux 內核定時器操作相關 API

1. 靜態定義結構體變量并且初始化（宏）
   DEFINE_TIMER(_name, _function, _expires, _data)
   功能： 定義一個名字為_name 的 struct timer_list 結構的變量， 并且初始化它的 function, expires, data 成員

2. 定時器初始化（宏）
   init_timer(timer)
   功能： 只是對 struct timer_list 結構成員進行一些基礎初始化操作， function, expires, data 成員還需要用戶自
   己填充。

3.設置定時器（宏）
setup_timer(timer, fn, data)
功能： 設置定時器中的 function, data 和一些基礎成員， expires 并沒有初始化， 需要用戶自己進行初始化

4. 注冊定時器到內核
   void add_timer(struct timer_list *timer)
   功能： 向內核注冊一個定時器， 注冊后會馬上開始計時。
   5.從內核注銷定時器
   int del_timer(struct timer_list * timer)
   功能： 從內核定時鏈表上刪除指定的定時器， 刪除后就不會再執行綁定的函數

5. 修改定時器定時時間值， 并且重新注冊
   int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expire0.s)
   功能： 修改定時器定時時間值， 并且重新注冊， 不管這個定時的超時函數是否執行過。 執行完成后會馬上啟
   動定時。

內核定時器編程步驟
Step1 定義timer_list 結構變量
Step2 定義超時函數
Step3 對timer_list結構變量進行初始化
Step4 注冊定時器，啟動定時
Step5 注銷定時器

驅動代碼：

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/interrupt.h>

void tasklet_fun(unsigned long data);
//Step1 定義并靜態初始化tasklet_struct 結構變量
DECLARE_TASKLET(mytasklet, tasklet_fun, 651);
//Step2 tasklet服務函數
void tasklet_fun(unsigned long data)
{
        static unsigned long count = 0;
        printk("count:%lu,%s is call! data:%lu\r\n",count++,__FUNCTION__,data);
        tasklet_schedule(&mytasklet); //在工作函數中重新調度自己，這樣會循環調用tasklet_fun
}
static int __init mytasklet_init(void)
{
        //Step3 開始調度 mytasklet
        tasklet_schedule(&mytasklet);
        printk("%s is call!\r\n",__FUNCTION__);
        return 0;
}
static void __exit mytasklet_exit(void) //Module exit function specified by module_exit()
{
        //Step4 刪除 tasklet
        tasklet_kill(&mytasklet);
}
module_init(mytasklet_init);
module_exit(mytasklet_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

實驗現象