linux驱动中的Timer和delay

linux驱动中的Timer和delay
定时器分为硬件和软件定时器，软件定时器最终还是要依靠硬件定时器来完成。内核在时钟中断发生后检测各定时器是否到期，到期后的定时器处理函数将作为软中断在底半部执行。实质上，时钟中断处理程序执行update_process_timers函数，该函数调用run_local_timers函数，这个函数处理TIMER_SOFTIRQ软中断，运行当前处理上到期的所有定时器。
Linux内核中定义提供了一些用于操作定时器的数据结构和函数如下：
1)timer_list:说定时器，当然要来个定时器的结构体
struct timer_list{ 
struct list_head entry; //定时器列表
unsignedlong expires; //定时器到期时间
void (*function)(unsignedlong) ;//定时器处理函数
unsignedlong data; //作为参数被传入定时器处理函数
struct timer_base_s *base; }
2)初始化定时器：void init_timer(struct timer_list *timer);经过这个初始化后，entry的next为NULL,并给base赋值
3)增加定时器：void add_timer(struct timer_list *timer); 该函数用于注册内核定时器，并将定时器加入到内核动态定时器链表中。
4)删除定时器：int del_timer(struct timer_list *timer);说明：del_timer_sync是del_timer的同步版，主要在多处理器系统中使用，如果编译内核时不支持SMP,del_timer_sync和del_timer等价.
5)修改定时器：int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires);下边是一个使用定时器的模版： 
struct xxx_dev /*second设备结构体*/ { struct cdev cdev; /*cdev结构体*/ ... struct timer_list xxx_timer; /*设备要使用的定时器*/ }; int xxx_func1(...) //xxx驱动中某函数 { struct xxx_dev *dev = filp->private_data;/*初始化定时器*/ init_timer(&dev->xxx_timer); dev->xxx_timer.function = &xxx_do_handle; dev->xxx_timer.data = (unsignedlong)dev; dev->xxx_timer.expires = jiffies + delay; add_timer(&dev->xxx_timer); /*添加（注册）定时器*/ ... return 0;}  int xxx_func2(...) //驱动中某函数 { ... del_timer(&second_devp->s_timer); ...} staticvoid xxx_do_timer(unsignedlong arg) //定时器处理函数 { struct xxx_device *dev = (struct xxx_device *)(arg); ... //调度定时器再执行 dev->xxx_timer.expires = jiffies + delay; add_timer(&dev->xxx_timer);}
 
在内核定时器中，常常少不了要说下内核延迟的事，请接着往下看：
1）短延迟：在linux内核中提供了三个函数来分别实现纳秒，微秒，毫秒延迟,原理上是忙等待，它根据CPU频率进行一定次数的循环
void ndelay(unsigned long nsecs);                  
 void udelay(unsigned long usecs);                 
void mdelay(unsigned long msecs);
毫秒延迟已经相当大了，当然微秒延迟当然要小一些，在内核中，为了性能，最好不要用mdelay，这会耗费大量cpu资源，那么咋办呢，凉拌..
void msleep(unsigned int millisecs);   
unsigned long msleep_interruptible(unsigned int millisecs);   
void ssleep(unsigned int seconds);
这三个是内核专门提供该我们用来处理毫秒以上的延迟。上述函数将使得调用它的进程睡眠参数指定的秒数，其中第二个是可以被打断的，其余的两个是不可以的。
2）长延迟:内核中进行延迟最常用的方法就是比较当前的jiffies和目标jiffies(当前的加上时间间隔的jiffies)，直到未来的jiffies达到目标jiffies。比如：
unsignedlong delay = jiffies + 100; //延迟100个jiffieswhile(time_before(jiffies, delay));
与time_before对应的还有一个time_after().其实就是#define time_before(a,b)  time_after(b,a);
另外两个是time_after_eq(a,b)和time_before_eq(a,b)
3)睡着延迟：这显然是比忙等待好的方法，因为在未到来之前，进程会处于睡眠状态，把CPU空出来，让CPU可以做别的事情，等时间到了，调用schedule_timeout()就可以唤醒它并重新调度执行。msleep和msleep_interruptible本质上都是依靠包含了schedule_timeout的schedule_timeout_uninterruptible()和schedule_
timeout_interruptible()实现。就像下边这样：
void msleep(unsignedint msecs) 
{ 
unsignedlong timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1; 
while(timeout) timeout = schedule_timeout_uninterruptible(timeout);
}
 unsignedlong msleep_interruptible(unsignedint msecs)
 { 
unsignedlong timeout = msecs_to_jiffies(msecs) + 1; 
while(timeout && !signal_pending(current)) timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
 return jiffies_to_msecs(timeout);
} 
signedlong __sched schedule_timeout_interruptible()signedlong timeout) { __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); return schedule_timeout(timeout);} signedlong __sched schedule_timeout_uninterruptible()signedlong timeout) { __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE); return schedule_timeout(timeout);}另外还有如下：time_on_timeout(wait_queue_head_t *q, unsigned long  timeout);interruptible_sleep_on_timeout(wait_queue_head_t *q, unsigned long timeout);这两个将当前进程添加到等待队列，从而在等待队列上睡眠，当超时发生时，进程将被唤醒。