linux设备驱动归纳总结（七）：2.内核定时器

￡神魔★判官ぃ 2022-03-19 03:53 273阅读 0赞

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这节将介绍内核定时器的使用。

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一、定时器

之前说过两类跟时间相关的内核结构。

1、延时：通过忙等待或者睡眠机制实现延时。

2、tasklet和工作队列，通过某种机制使工作推后执行，但不知道执行的具体时间。

接下来要介绍的定时器，能够使工作在指定的时间点上执行，而且不需要使用忙等待这类的延时方法。通过定义一个定时器，告之内核在哪个时间需要执行什么函数就可以了，等时间一到，内核会就执行指定的函数。

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二、使用定时器

定时器的使用很简单，只需要三部：

1、定义定时器结构体timer\_list。

2、设置超时时间，定义定时器处理函数和传参。

3、激活定时器。

接下来一步步来说。

1、定义并初始化定时器结构体timer\_list。

/\*include/linux/timer.h\*/

11 struct timer\_list \{

12 struct list\_head entry;

13 unsigned long expires; //设置在执行定时器处理函数的时间

14

15 void (\*function)(unsigned long); //定时器处理函数

16 unsigned long data; //处理函数的传参

17

18 struct tvec\_base \*base;

19 \#ifdef CONFIG\_TIMER\_STATS

20 void \*start\_site;

21 char start\_comm\[16\];

22 int start\_pid;

23 \#endif

24 \};

红色部分是待会我们要自己赋值的，其他内核帮忙搞定。

这个也是有静态和动态区分，步骤如下：

静态定义并初始化：

struct timer\_list TIMER\_INITIALIZER(\_function, \_expires, \_data);

初始化结构体的同时给指定测成员赋值

动态初始化：

/\*定义一个名为my\_timer的timer\_list数据结构\*/

struct timer\_list my\_timer;

/\*初始化my\_timer的部分内部成员\*/

init\_timer(&my\_timer);

2、设置超时时间，定义定时器处理函数和传参。

这一步骤是要填充timer\_list的三个成员：expires、function和data。

三定时器处理函数的要求定义一个定时器处理函数：

/\*7th\_time\_2/1st/test.c\*/

9 void timer\_func(unsigned long data) //2.定义定时器处理函数

10 \{

11 printk("time out!\[%d\] \[%s\]\\n", (int)data, current->comm);

12 \}

然后给timer\_list的三个成员赋值：

/\*7th\_time\_2/1st/test.c\*/

18 my\_timer.expires = jiffies + 5\*HZ; //2.设定定时器处理函数触发时间为5秒

19 my\_timer.function = timer\_func; //2.给结构体指定定时器处理函数

20 my\_timer.data = (unsigned long)99; //2.设定定时器处理函数的传参

这里要注意一下，expires是指定定时器处理函数在什么时候触发，我这里定义在当前时间（jiffies）的后5秒（5\*HZ）。

3、激活定时器。

其实就一个函数，一旦调用，内核就会知道，在当前时候的5秒后，执行相应的处理函数。

/\*7th\_time\_2/1st/test.c\*/

22 add\_timer(&my\_timer); //3.激活定时器

这里要注意，定时器激活后，它只会在指定时间执行一次处理函数，执行后会将定时器在内核中移除。

这样就大功告成了，给个完整代码：

/\*7th\_time\_2/1st/test.c\*/

1 \#include <linux/module.h>

2 \#include <linux/init.h>

3

4 \#include <linux/sched.h>

5 \#include <linux/timer.h>

6

7 struct timer\_list my\_timer; //1.定义定时器结构体timer\_list

8

9 void timer\_func(unsigned long data) //2.定义定时器处理函数

10 \{

11 printk("time out!\[%d\] \[%s\]\\n", (int)data, current->comm); //打印当前进程

12 \}

13

14 static int \_\_init test\_init(void) //模块初始化函数

15 \{

16 init\_timer(&my\_timer); //1.初始化timer\_list结构

17

18 my\_timer.expires = jiffies + 5\*HZ; //2.设定定时器处理函数触发时间为5秒

19 my\_timer.function = timer\_func; //2.给结构体指定定时器处理函数

20 my\_timer.data = (unsigned long)99; //2.设定定时器处理函数的传参

21

22 add\_timer(&my\_timer); //3.激活定时器

23 printk("hello timer,current->comm\[%s\]\\n", current->comm);

24 return 0;

25 \}

26

27 static void \_\_exit test\_exit(void) //模块卸载函数

28 \{

29 printk("good bye timer\\n");

30 \}

在看看效果：

\[root: 1st\]\# insmod test.ko

hello timer,current->comm\[insmod\]

\[root: 1st\]\# time out!\[99\] \[swapper\] //五秒后打印

\[root: 1st\]\# rmmod test

good bye timer

这里要注意的是，当执行处理函数是，当前进程是swapper，而不是加载模块时的insmod，也就说明，当调用add\_timer后，就会将定时器交由内核来管理，当时间一到，内核调用进程swapper来执行处理函数。

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三、定时器的删除和修改

上面说了，激活定时器后只能执行一遍，如果要实现隔指定时间又重复执行，那就要修改一下代码。

在定时器处理函数中加上两条代码：

/\*7th\_time\_2/2nd/test.c\*/

14 my\_timer.expires = jiffies + 2\*HZ; //重新设定时间，在两秒后再执行

15 add\_timer(&my\_timer); //再次激活定时器

这样的话，每个2秒就会再次执行定时器处理函数。

这两条代码也相当与一下的函数：

/\*7th\_time\_2/2nd/test.c\*/

17 mod\_timer(&my\_timer, jiffies + 2\*HZ);

/\*kernel/timer.c\*/

689 int mod\_timer(struct timer\_list \*timer, unsigned long expires)

这是改变定时器超时时间的函数，如果在指定的定时器(timer)没超时前调用，超时时间会更新为新的新的超时时间(expires)。如果在定时器超时后调用，那就相当于重新指定超时时间并再次激活定时器。

如果想在定时器没有超时前取消定时器，可以调用以下函数：

/\*kernel/timer.c\*/

718 int del\_timer(struct timer\_list \*timer)

该函数用来删除还没超时的定时器。

不贴个代码：

/\*7th\_time\_2/2nd/test.c\*/

7 struct timer\_list my\_timer; //1.定义定时器结构体timer\_list

8

9 void timer\_func(unsigned long data) //2.定义定时器处理函数

10 \{

11 printk("time out!\[%d\] \[%s\]\\n", (int)data, current->comm);

12

13 \#if 0

14 my\_timer.expires = jiffies + 2\*HZ;

15 add\_timer(&my\_timer);

16 \#endif

17 mod\_timer(&my\_timer, jiffies + 2\*HZ); //mod\_timer相当于14.15行两步

18 \}

19

20 static int \_\_init test\_init(void) //模块初始化函数

21 \{

22 init\_timer(&my\_timer); //1.初始化timer\_list结构

23

24 my\_timer.expires = jiffies + 5\*HZ; //2.设定定时器处理函数触发时间为5秒

25 my\_timer.function = timer\_func; //2.给结构体指定定时器处理函数

26 my\_timer.data = (unsigned long)99; //2.设定定时器处理函

数的传参

27

28 add\_timer(&my\_timer); //3.激活定时器

29 printk("hello timer\\n");

30 return 0;

31 \}

32

33 static void \_\_exit test\_exit(void) //模块卸载函数

34 \{

35 del\_timer(&my\_timer); //模块卸载时删除定时器

36 printk("good bye timer\\n");

37 \}

看效果：

\[root: 2nd\]\# insmod test.ko

hello timer

\[root: 2nd\]\# time out!\[99\] \[swapper\] //五秒后打印第一句

time out!\[99\] \[swapper\] //之后每两秒打印一次

time out!\[99\] \[swapper\]

time out!\[99\] \[swapper\]

time out!\[99\] \[swapper\]

\[root: 2nd\]\# rmmod test

good bye timer

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四、利用定时器实现按键去抖

之前中断的时候曾经使用过写过按键的程序，不过那时候没有使用去抖，因为本来那个按键的硬件防抖就做得比较好。今天要选一个比较差的按键，来看看按键防抖的效果。

直接上程序：

/\*th\_time\_2/3rd/test.c \*/

7 struct timer\_list my\_timer;

8

9 void timer\_func(unsigned long data)

10 \{

11 printk("key down\\n");

12 \}

13

14 irqreturn\_t irq\_handler(int irqno, void \*dev\_id)

15 \{

16 printk("irq\\n");

17 /\*0.5秒触发一次定时器处理函数,则只有最后一次抖动的中断会触发timer\_func\*/

18 mod\_timer(&my\_timer, jiffies + 100); //0.5\*200 = 100

19 return IRQ\_HANDLED; //表示中断在处理,IRQ\_NONE表示中断没处理

20 \}

21

22 int test\_init(void)

23 \{

24 int ret;

25 init\_timer(&my\_timer); //初始化my\_timer结构体

26 my\_timer.function = timer\_func; //并告知结构体处理函数指针

27 /\*注册中断，我的按键对应中断IRQ\_EINT3\*/

28 ret = request\_irq(IRQ\_EINT3, irq\_handler, IRQF\_TRIGGER\_FALLING, "timer i rq", NULL);

29 /\*注意一定要判断一下request\_irq申请中断函数的返回值,来确认为什么进不了中断\*/

30 if(ret)

31 \{

32 printk("request irq failed\\n");

33 return ret;

34 \}

35

36 printk("hello kernel\\n,\[%d\]", HZ);

37 return 0; 38 \}

39 void test\_exit(void)

40 \{

41 free\_irq(IRQ\_EINT3, NULL); //注销中断

42 del\_timer(&my\_timer); //注销内核中的struct timer\_struct

43 printk("bye\\n");

44 \}

38 \}

39 void test\_exit(void)

40 \{

41 free\_irq(IRQ\_EINT3, NULL); //注销中断

42 del\_timer(&my\_timer); //注销内核中的struct timer\_struct

43 printk("bye\\n");

44 \}

上面的程序可以看到，每次进入中断，都会刷新定时器的值。当按下按键时，由于抖动的关系，会出现多次的中断，但只有最后的一次中断才会触发一次定时器处理函数。

看效果：

\[root: 3rd\]\# insmod test.ko

hello kernel

irq /按下一次按键，都由于抖动的关系执行了多次的中断处理函数

irq //每次的中断处理函数都会调用mod\_tiemr更新定时器的时间

irq

irq

irq

irq

irq

irq

irq

irq

irq

irq

key down //只有最后一次执行完中断处理函数0.5s后，才会触发定时器，执行定时器处理函数

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五、总结

这节介绍了如果使用定时器和如果通过定时器来实现按键去抖。

定时器的使用很简单，只需要三部：

1、定义定时器结构体timer\_list。

2、设置超时时间，定义定时器处理函数和传参。

3、激活定时器。

另外还可以通过mod\_timer和del\_timer来修改或者删除定时器。

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