Linux定时器

1.硬件定时器

一.硬件定时器

特点：
1.一旦上电，硬件定时器周期性的给CPU产生定时器中断信号；
2.给CPU产生中断信号的周期和频率可以通过软件来设置；
3.对应的linux内核定时器中断处理函数也将会被周期性的被内核调用；
此函数由内核已经实现；
4.定时器中断处理函数将会做以下主要工作：
1.更新系统的运行时间；
2.更新实际时间（wall time）;
3.检查进程时间片是否用尽，决定进程是否发生调度；
4.检查是否有超时的内核软件定时器，如果有，处理这个超时的软件定时器；
5.更新一些系统资源的统计信息；
等；

源文件：arch/arm/mach-s5pv210/mach-cw210.c
.timer = &s5p_systimer //跟踪

二.内核时间相关的概念

1.1.HZ:
特点：
1.内核常量
2.ARM架构：HZ=100;X86架构：HZ=1000
3.例如HZ=100，表示硬件定时器1秒钟将会给CPU产生100次定时器中断；定时器中断的时间间隔为10ms；
4.例如：
5*HZ：就是表示5秒钟；

1.2.jiffies：
特点：
1.内核全局变量
2.用来记录自开机依赖发生了多少次硬件定时器中断，硬件定时器每发生一次，内核定时器中断处理函数将jiffies加1；
3.一般使用jiffies来记录流失时间，例如：
unsigned long timeout = jiffies + 5*HZ;
说明：
5*HZ:表示5秒钟；
jiffies:表示当前时间
timeout:表示5秒以后的时间

2.Linux内核软件定时器

一.linux内核软件定时器

特点：
1.内核软件定时器指定了一个超时处理函数，一旦定时器到期，内核就会执行此超时处理函数；
2.内核软件定时器基于软中断实现，所以切记对应的超时处理函数千万不能做休眠操作；

数据结构：
struct timer_list {
unsigned long expires;
void (*function)(unsigned long data);
unsigned long data;
...
}; 
成员：
expires:指定定时器的超时时候的时间
例如超时时间为5秒：
expires = jiffies + 5*HZ;
function:超时处理函数，不能休眠，形参data保存传递的参数
data:给超时处理函数传递的参数

二.内核使用定时器的步骤

1.定义初始化定时器对象
struct timer_list timer;
init_timer(&timer);
//其余三个字段单独初始化
timer.expires = jiffies + 5*HZ;
timer.function = mytimer_function;
2.向内核注册，启动定时器
add_timer(&timer);
3.删除定时器
del_timer(&timer);
如果定时器到期，内核会帮你删除定时器；

4.修改定时器
mod_timer(&timer, jiffies + 20*HZ);
此函数的执行顺序：
1.先删除定时器：del_timer
2.再修改超时时候的时间：
expires = jiffies + 20*HZ;
3.最后添加:add_timer(&timer);

5.注意：定时器一旦到期，内核执行它的超时处理函数，但是此函数只执行一次；

涉及头文件：#include <linux/timer.h>

案例：

利用内核定时器，要求每隔2秒打印一句话；

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/timer.h>
#include <asm/gpio.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>

//声明描述LED硬件相关的数据结构
//定义初始化LED硬件相关的信息

//定义定时器对象
static struct timer_list led_timer;
static int g_data = 0x5555; 

//static int time = 2000;
//module_param(time, int, 0664);

//超时处理函数
//基于软中断实现，千万不能进行休眠操作
static void led_timer_function(unsigned long data)
{
    //data保存传递的参数信息(g_data的首地址)
    printk("%s: data = %#x\n", __func__, *(int *)data);
    
    //如果LED为开，则关；为关，则开；建议不要使用if ... else
    
    //重新添加定时器
    mod_timer(&led_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(2000));
    //mod_timer(&led_imter, jiffies + msecs_to_jiffies(time));

    //建议不要采用以下方式重启定时器
    //因为以下代码的执行路径不具备原子性
    //原子性：不可再分，不允许CPU资源发生切换
    //如果要采用，必须加以互斥保护！
    //上锁
    //led_timer.expires = jiffies + msecs_to_jiffies(2000);
    //add_timer(&led_timer);
    //解锁
}

static int led_init(void)
{
    //申请GPIO资源，配置为输出口，输出0
    
    //初始化定时器对象
    init_timer(&led_timer);

    //指定定时器的超时时间
    led_timer.expires = jiffies + msecs_to_jiffies(2000);
    //指定定时器的超时处理函数
    led_timer.function = led_timer_function;
    //给定时器处理函数传递参数，不传递不用写
    led_timer.data = (unsigned long)&g_data;

    //注册和启动定时器，一旦注册完毕，定时器开始倒计时
    //一旦定时器到期，内核执行超时处理函数，并且内核删除定时器
    add_timer(&led_timer);
    printk("入口函数执行完毕，定时器开始倒计时！\n");
    return 0;
}

static void led_exit(void)
{
    //删除定时器
    del_timer(&led_timer);
    //输出0，释放GPIO资源
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

3.Linux内核延时方法

一.linux内核延时方法

明确：
延时分为忙延时和休眠延时；
如果等待的时间较短采用忙延时(CPU原地空转)
如果等待的时间较长采用休眠延时(当前进程会释放CPU资源给别的任务使用，当前进程进入某个休眠状态中，等待着再次获取CPU资源)

忙延时的函数：

ndelay(纳秒数);//纳秒级延时
例如：ndelay(10); //延时10纳秒

udelay(微秒数);//微秒级延时
例如：udelay(10); //延时10微秒

mdelay(毫秒数);//毫秒级延时
例如：mdelay(1); //延时1毫米
注意：如果延时时间大于10ms，采用休眠延时；

休眠延时的函数：

msleep(毫秒数);//毫秒数休眠延时
例如：msleep(100); //休眠延时100毫秒

ssleep(秒数);//秒级延时
例如：ssleep(1000); //休眠延时1000秒

schedule(); //永久性休眠
schedule_timeout(5*HZ);//休眠延时5秒