Linux设备驱动之定时与延时：一种实现时间相关功能的便捷方法

你是否想过如何在Linux系统中为你的设备编写驱动程序？你是否想过如何在Linux系统中让你的驱动程序实现一些时间相关的功能，比如定时、延时、超时等？如果你对这些问题感兴趣，那么本文将为你介绍一种实现这些目标的有效方法——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

    #include 

    unsigned long j, stamp_1, stamp_half, stamp_n;

    j = jiffies; /* read the current value */
    stamp_1 = j + HZ; /* 1 second in the future */
    stamp_half = j + HZ/2; /* half a second */
    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) */
    struct timer_list {
        unsigned long expires;           /*定时器到期时间*/
        void (*function)(unsigned long); /* 定时器处理函数 */
        unsigned long data;              /* function的参数 */
        ...
    };

    /* 定义 */
    struct timer_list my_timer;

    /* 初始化函数 */
    void init_timer(struct timer_list * timer);
    /* 初始化宏 */
    TIMER_INITIALIZER(_function, _expires, _data)

    /* 定义并初始化宏 */
    DEFINE_TIMER(_name, _function, _expires, _data)

定时器添加/移除

    /* 注册内核定时器，将定时器加入到内核动态定时器链表中 */
    void add_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 */
    void del_timer(struct timer_list * timer);
    void del_timer_sync(struct timer_list * timer);

定时时间修改

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

延时

短延时

    void ndelay(unsigned long nsecs);
    void udelay(unsigned long usecs);
    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：

  int time_after(unsigned long a, unsigned long b);    /* a after b, true */
  int time_before(unsigned long a, unsigned long b);   /* a before b */
  int time_after_eq(unsigned long a, unsigned long b); /* a after or equal b */
  int time_before_eq(unsigned long a, unsigned long b);/* a before or equal b */
  

• 睡着延时

  void msleep(unsigned int millisecs);
  unsigned long msleep_interruptible(unsigned int millisecs);
  void ssleep(unsigned int seconds);
  

  Tip: msleep()、 ssleep()不能被打断。

通过本文，我们了解了定时与延时在Linux设备驱动中的应用和作用，学习了如何使用各种定时器和延时函数。我们发现，定时与延时是一种非常适合嵌入式系统开发的方法，它可以让我们方便地实现时间相关的功能。当然，定时与延时也有一些注意事项和限制，比如需要注意精度问题、需要注意性能影响等。因此，在使用定时与延时时，我们需要有一定的硬件知识和经验，以及良好的编程习惯和调试技巧。希望本文能够为你提供一个简单而有用的指导，让你对定时与延时有一个初步的认识和理解。

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