Linux驱动 | Linux高分辨率定时器hrtimer(实操代码编写)

最新推荐文章于 2025-09-26 14:25:30 发布

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最新推荐文章于 2025-09-26 14:25:30 发布 · 1.5k 阅读

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本文为博主Javier Huang原创文章，未经允许不得转载。

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#嵌入式 #linux #驱动程序

本文详细介绍了Linux内核中的高精度定时器(hrtimer)原理与应用，包括ktime_t结构、hrtimer结构及函数。通过具体实例，展示了如何使用hrtimer设置定时任务，每10ms生成一个UUID并记录时间，最后通过proc文件系统展示结果。

ktime_t结构

相对timer定时器，hrtimer是以ktime_t来定义时间的。ktime_t的结构如下所示：

  union ktime {
   
   
  	s64 tv64;
  };
  typedef union ktime ktime_t;        /* Kill this */

ktime_t是一个64位的数，针对ktime_t有如下的一些函数（更多的代码请查看include/linux/ktime.h）

ktime_t ktime_set(secs, nsecs) ： 初始化一个ktime_t对象
ktime_t ktime_get() : 获取系统自启动以来的相对时间
ktime_t ktime_get_real() : 获取系统真实时间
struct timeval ktime_to_timeval(ktime_t kt) 
struct timespec ktime_to_timespec(ktime_t kt) 
ktime_equal(const ktime_t cmp1, const ktime_t cmp2)
ktime_compare(const ktime_t cmp1, const ktime_t cmp2)
ktime_after(const ktime_t cmp1, const ktime_t cmp2)
ktime_before(const ktime_t cmp1, const ktime_t cmp2)

hrtimer结构体

  struct hrtimer {
   
   
      ....
      enum hrtimer_restart        (*function)(struct hrtimer *);
      ....
  };

hrtimer结构体中对驱动开发者有用的成员为function，通过function成员指定hrtimer定时器函数，其返回为枚举值hrtimer_restart，如果在定时器函数中重新设置定时器，实现延时或者循环，可以返回HRTIMER_RESTART告诉内核重启定时器。

  /*  
   * Return values for the callback function
   */
  enum hrtimer_restart {
   
   
      HRTIMER_NORESTART,  /* Timer is not restarted */
      HRTIMER_RESTART,    /* Timer must be restarted */
  };

hrtimer定时器常用函数

//hrtimer_init初始化一个hrtimer，clock_id是时钟类型，CLOCK_MONOTONIC表示自系统开机以来的单调递增时间，
//mode是时间模式，HRTIMER_MODE_ABS表绝对时间，HRTIMER_MODE_REL表相对时间
hrtimer_init(struct hrtimer *timer, clockid_t clock_id , enum hrtimer_mode mode)
//初始化之后就可以调用以下两个函数开始定时器，
//hrtimer_forward_now设置的时间为距离当前的interval个时间后
hrtimer_start(struct hrtimer *timer, ktime_t tim, const enum hrtimer_mode mode)
hrtimer_forward_now(struct hrtimer *timer,ktime_t interval)
//取消函数
hrtimer_cancel(struct hrtimer *timer)

hrtimer实践

纸上谈兵没用，本萌觉得学习驱动，可能最好的方法是多写，多搞点乱七八糟的需求让自己去学着实现，将这些文绉绉的知识变为实实在在的代码，在不知道怎么写的时候，在内核源代码中都有相应的实现。好记性不如烂笔头嘛，自己安慰自己，哈哈哈。

需求

①设置定时器时间为10ms
②驱动每10ms生成一个uuid，并保存定时器函数被调用的ktime_t时间，一共生成5个uuid，即要设置5次定时器。
③通过cat /proc/test_proc可以查看到相应的uuid和ktime_t时间，生成ktime_t时间是为了通过实验查看定时器调用的精度。
④通过seq_file接口，实现其中的start,next,show,stop方法，使用链表组织以上的uuid数据和ktime_t时间。
最终效果如下图（可以看到该高精度计时器有一定误差）
在这里插入图片描述

代码说明

可以跳到最后看代码，本萌希望求得各位大佬的批评意见，这里写代码说明，一是为了防止遗忘，一是为了讲述代码的实现过程。
其实，之所以要刻意用链表把数据组织起来，是因为我的上一篇文章写timer定时器的时候，将所有数据直接扔到内存页中，简单粗暴但空间浪费得有点多。所以这里我想总结下链表的用法（毕竟这篇文章是写给我自己看的嘛）。

//链表初始化：
#define LIST_HEAD(name) \
      struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)
      
//链表的插入（有两个函数list_add和list_add_tail）,本质上都是调用_list_add方法
//__list_add(new, A, B);
//查看代码发现_list_add就是将新的节点插入到A和B节点之间
//list_add将new插入到head和head->next之间，即新插入的节点