内核定时与延时-优快云博客

内核中的定时器与延时

在驱动中，定时触发/周期性的工作是比较少的，因为驱动主要提供机制而非策略，除非要驱动的硬件本身有这方面的需求，否则定时触发/周期性的工作应交由应用层完成。

1.内核的时间描述

jiffies是一个unsigned long全局变量，代表当前时间点
- jiffies的单位是内核节拍，一般为10ms（内核节拍和cpu时钟是两个概念）。jiffies的值为某个初始值加上内核启动以来的节拍总数
- 实际使用时，若要将单位从秒转换为jiffies，则(秒数*HZ)；若要将单位从jiffies转换为秒，则(节拍数/HZ)。其中HZ是宏

/*常见应用*/
unsigned long time_stamp = jiffises; /*现在*/
unsigned long next_tick = jiffises + 1;/*从现在开始1个节拍*/
unsigned long later = jiffises +5*HZ;/*从现在开始5秒*/
unsigned long fraction = jiffies + HZ / 10;/*从现在开始1/10秒*/

2.定时器中断

虽然内核中的定时器也是由中断实现的，但是用起来的接口和中断并不完全相同

内核中，timer_list 结构体的一个实例对应一个定时器

struct timer_list {
    struct list_head entry; /* 定时器列表 */
    unsigned long expires; /*定时器到期时间点（不是时间长度）*/
    void (*function)(unsigned long); /*触发时执行的处理函数 */
    unsigned long data; /*触发时传入处理函数的参数 */
    struct timer_base_s *base;
    ...
};

使用前最先做的就是定义定时器，一般是全局变量，被定义在驱动程序中device的结构体中

struct timer_list xxx_timer;/*设备要使用的定时器*/

初始化定时器，初始化一般放在驱动的open/probe函数中，看具体需要而定。add_timer(&dev->xxx_timer)需要与del_timer(&dev->xxx_timer)成对使用，del_timer(&dev->xxx_timer)一般放在close/release函数中

/*初始化定时器*/
init_timer(&xxx_timer);
xxx_timer.function = &xxx_do_timer;
/*设备结构体指针作为定时器处理函数参数*/
xxx_timer.expires = jiffies + 3*HZ;
/*添加(注册)定时器，定时器开始运行*/
add_timer(&xxx_timer);

由于定时器被定义在了device的结构体中，所以上面代码中都用dev->xxx_timer的方式访问定时器，并初始化其内部的元素。由于xxx_timer.expires是定时器到期时间点（不是时间长度），故被赋值为了jiffies+3*HZ，此处3*HZ代表了时间长度为3秒
定时器处理函数中，在做完相应的工作后，应将定时器再次添加到内核定时器链表，以便定时器能再次被触发

/*定时器处理函数*/
static void xxx_do_timer(unsigned long arg)
{
    .../*做完该做的事情*/

    /*老旧的做法，调度定时器再执行，不推荐*/
    xxx_timer.expires = jiffies + 3*HZ;
    add_timer(&xxx_timer);
    ...
}

/*或者这样也可以*/
static void xxx_do_timer(unsigned long arg)
{
    .../*做完该做的事情*/

    /*推荐的做法，调度定时器再执行*/
    mod_timer(&xxx_timer,jiffies + 3*Hz);
    ...
}

3.短延时

内核中提供了三种短延时函数，它们的实现是忙等待，所以会比较精确

void ndelay(unsigned long nsecs);//纳秒
void udelay(unsigned long usecs);//微秒
void mdelay(unsigned long msecs);//毫秒

最好不要直接使用 mdelay()函数，这将无谓地耗费 CPU 资源，对于毫秒级以上时延，最好使用睡眠延时

4.睡眠延时

对于毫秒以及毫秒以上的延时，最好使用睡眠延时，这样可以节约cpu资源，但是精确性不如短延时

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

msleep()、ssleep()不能被打断，而msleep_interruptible()则可以被打断