本帖最后由 正点原子 于 2020-10-26 11:40 编辑
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第五十章Linux内核定时器实验
定时器是我们最常用到的功能,一般用来完成定时功能,本章我们就来学习一下Linux内核提供的定时器API函数,通过这些定时器API函数我们可以完成很多要求定时的应用。Linux内核也提供了短延时函数,比如微秒、纳秒、毫秒延时函数,本章我们就来学习一下这些和时间有关的功能。
50.1Linux时间管理和内核定时器简介
50.1.1 内核时间管理简介
学习过UCOS或FreeRTOS的同学应该知道,UCOS或FreeRTOS是需要一个硬件定时器提供系统时钟,一般使用Systick作为系统时钟源。同理,Linux要运行,也是需要一个系统时钟的,至于这个系统时钟是由哪个定时器提供的,笔者没有去研究过Linux内核,但是在Cortex-A7内核中有个通用定时器,在《Cortex-A7 Technical ReferenceManua.pdf》的“9:Generic Timer”章节有简单的讲解,关于这个通用定时器的详细内容,可以参考《ARM ArchitectureReference Manual ARMv7-A and ARMv7-R edition.pdf》的“chapter B8 The Generic Timer”章节。这个通用定时器是可选的,按照笔者学习FreeRTOS和STM32的经验,猜测Linux会将这个通用定时器作为Linux系统时钟源(前提是SOC得选配这个通用定时器)。具体是怎么做的笔者没有深入研究过,这里仅仅是猜测!不过对于我们Linux驱动编写者来说,不需要深入研究这些具体的实现,只需要掌握相应的API函数即可,除非你是内核编写者或者内核爱好者。
Linux内核中有大量的函数需要时间管理,比如周期性的调度程序、延时程序、对于我们驱动编写者来说最常用的定时器。硬件定时器提供时钟源,时钟源的频率可以设置,设置好以后就周期性的产生定时中断,系统使用定时中断来计时。中断周期性产生的频率就是系统频率,也叫做节拍率(tickrate)(有的资料也叫系统频率),比如1000Hz,100Hz等等说的就是系统节拍率。系统节拍率是可以设置的,单位是Hz,我们在编译Linux内核的时候可以通过图形化界面设置系统节拍率,按照如下路径打开配置界面:
- -> Kernel Features
- -> Timer frequency (<choice> [=y])
复制代码
选中“Timerfrequency”,打开以后如图50.1.1.1所示:
图50.1.1.1 系统节拍率设置
从图50.1.1.1可以看出,可选的系统节拍率为100Hz、200Hz、250Hz、300Hz、500Hz和1000Hz,默认情况下选择100Hz。设置好以后打开Linux内核源码根目录下的.config文件,在此文件中有如图50.1.1.2所示定义:
图50.1.1.2系统节拍率
图50.1.1.2中的CONFIG_HZ为100,Linux内核会使用CONFIG_HZ来设置自己的系统时钟。打开文件include/asm-generic/param.h,有如下内容:
示例代码50.1.1.1 include/asm-generic/param.h文件代码段
- 6 # undef HZ
- 7 # define HZ CONFIG_HZ
- 8 # define USER_HZ 100
- 9 # define CLOCKS_PER_SEC (USER_HZ)
复制代码
第7行定义了一个宏HZ,宏HZ就是CONFIG_HZ,因此HZ=100,我们后面编写Linux驱动的时候会常常用到HZ,因为HZ表示一秒的节拍数,也就是频率。
大多数初学者看到系统节拍率默认为100Hz的时候都会有疑问,怎么这么小?100Hz是可选的节拍率里面最小的。为什么不选择大一点的呢?这里就引出了一个问题:高节拍率和低节拍率的优缺点:
①、高节拍率会提高系统时间精度,如果采用100Hz的节拍率,时间精度就是10ms,采用1000Hz的话时间精度就是1ms,精度提高了10倍。高精度时钟的好处有很多,对于那些对时间要求严格的函数来说,能够以更高的精度运行,时间测量也更加准确。
②、高节拍率会带导致中断的产生更加频繁,频繁的中断会加剧系统的负担,1000Hz的100Hz的系统节拍率相比,系统要花费10倍的“精力”去处理中断。中断服务函数占用处理器的时间增加,但是现在的处理器性能都很强大,所以采用1000Hz的系统节拍率并不会增加太大的负载压力。根据自己的实际情况,选择合适的系统节拍率,本教程我们全部采用默认的100Hz系统节拍率。
Linux内核使用全局变量jiffies来记录系统从启动以来的系统节拍数,系统启动的时候会将jiffies初始化为0,jiffies定义在文件include/linux/jiffies.h中,定义如下:
示例代码50.1.1.2 include/jiffies.h文件代码段
- 76extern u64 __jiffy_data jiffies_64;
- 77externunsignedlongvolatile __jiffy_data jiffies;
复制代码
第76行,定义了一个64位的jiffies_64。
第77行,定义了一个unsignedlong类型的32位的jiffies。
jiffies_64和jiffies其实是同一个东西,jiffies_64用于64位系统,而jiffies用于32位系统。为了兼容不同的硬件,jiffies其实就是jiffies_64的低32位,jiffies_64和jiffies的结构如图50.1.1.3所示:
图50.1.1.3 jiffies_64和jiffies结构图
当我们访问jiffies的时候其实访问的是jiffies_64的低32位,使用get_jiffies_64这个函数可以获取jiffies_64的值。在32位的系统上读取jiffies的值,在64位的系统上jiffes和jiffies_64表示同一个变量,因此也可以直接读取jiffies的值。所以不管是32位的系统还是64位系统,都可以使用jiffies。
前面说了HZ表示每秒的节拍数,jiffies表示系统运行的jiffies节拍数,所以jiffies/HZ就是系统运行时间,单位为秒。不管是32位还是64位的jiffies,都有溢出的风险,溢出以后会重新从0开始计数,相当于绕回来了,因此有些资料也将这个现象也叫做绕回。假如HZ为最大值1000的时候,32位的jiffies只需要49.7天就发生了绕回,对于64为的jiffies来说大概需要5.8亿年才能绕回,因此jiffies_64的绕回忽略不计。处理32位jiffies的绕回显得尤为重要,Linux内核提供了如表50.1.1.1所示的几个API函数来处理绕回。
表50.1.1.1处理绕回的API函数
如果unkown超过known的话,time_after函数返回真,否则返回假。如果unkown没有超过known的话time_before函数返回真,否则返回假。time_after_eq函数和time_after函数类似,只是多了判断等于这个条件。同理,time_before_eq函数和time_before函数也类似。比如我们要判断某段代码执行时间有没有超时,此时就可以使用如下所示代码:
示例代码50.1.1.3 使用jiffies判断超时
- 1unsignedlong timeout;
- 2 timeout = jiffies +(2* HZ);/* 超时的时间点 */
- 3
- 4/*************************************
- 5 具体的代码
- 6 ************************************/
- 7
- 8/* 判断有没有超时 */
- 9if(time_before(jiffies, timeout)){
- 10/* 超时发生 */
- 11}else{
- 12/* 超时未发生 */
- 13}
复制代码
timeout就是超时时间点,比如我们要判断代码执行时间是不是超过了2秒,那么超时时间点就是jiffies+(2*HZ),如果jiffies大于timeout那就表示超时了,否则就是没有超时。第4~6行就是具体的代码段。第9行通过函数time_before来判断jiffies是否小于timeout,如果小于的话就表示没有超时。
为了方便开发,Linux内核提供了几个jiffies和ms、us、ns之间的转换函数,如表50.1.1.2所示:
表50.1.1.2 jiffies和ms、us、ns之间的转换函数
50.1.2内核定时器简介
定时器是一个很常用的功能,需要周期性处理的工作都要用到定时器。Linux内核定时器采用系统时钟来实现,并不是我们在裸机篇中讲解的PIT等硬件定时器。Linux内核定时器使用很简单,只需要提供超时时间(相当于定时值)和定时处理函数即可,当超时时间到了以后设置的定时处理函数就会执行,和我们使用硬件定时器的套路一样,只是使用内核定时器不需要做一大堆的寄存器初始化工作。在使用内核定时器的时候要注意一点,内核定时器并不是周期性运行的,超时以后就会自动关闭,因此如果想要实现周期性定时,那么就需要在定时处理函数中重新开启定时器。Linux内核使用timer_list结构体表示内核定时器,timer_list定义在文件include/linux/timer.h中,定义如下(省略掉条件编译):
示例代码50.1.2.1 timer_list结构体
- struct timer_list {
- struct list_head entry;
- unsignedlong expires; /* 定时器超时时间,单位是节拍数 */
- struct tvec_base *base;
- void(*function)(unsignedlong); /* 定时处理函数 */
- unsignedlong data; /* 要传递给function函数的参数 */
- int slack;
- };
复制代码
要使用内核定时器首先要先定义一个timer_list变量,表示定时器,tiemr_list结构体的expires成员变量表示超时时间,单位为节拍数。比如我们现在需要定义一个周期为2秒的定时器,那么这个定时器的超时时间就是jiffies+(2*HZ),因此expires=jiffies+(2*HZ)。function就是定时器超时以后的定时处理函数,我们要做的工作就放到这个函数里面,需要我们编写这个定时处理函数。
定义好定时器以后还需要通过一系列的API函数来初始化此定时器,这些函数如下:
1、init_timer函数
init_timer函数负责初始化timer_list类型变量,当我们定义了一个timer_list变量以后一定要先用init_timer初始化一下。init_timer函数原型如下:
- void init_timer(struct timer_list *timer)
复制代码
函数参数和返回值含义如下:
timer:要初始化定时器。
返回值:没有返回值。
2、add_timer函数
add_timer函数用于向Linux内核注册定时器,使用add_timer函数向内核注册定时器以后,定时器就会开始运行,函数原型如下:
void add_timer(struct timer_list *timer)
函数参数和返回值含义如下:
timer:要注册的定时器。
返回值:没有返回值。
3、del_timer函数
del_timer函数用于删除一个定时器,不管定时器有没有被激活,都可以使用此函数删除。在多处理器系统上,定时器可能会在其他的处理器上运行,因此在调用del_timer函数删除定时器之前要先等待其他处理器的定时处理器函数退出。del_timer函数原型如下:
- int del_timer(struct timer_list * timer)
复制代码
函数参数和返回值含义如下:
timer:要删除的定时器。
返回值:0,定时器还没被激活;1,定时器已经激活。
4、del_timer_sync函数
del_timer_sync函数是del_timer函数的同步版,会等待其他处理器使用完定时器再删除,del_timer_sync不能使用在中断上下文中。del_timer_sync函数原型如下所示:
- int del_timer_sync(struct timer_list *timer)
复制代码
函数参数和返回值含义如下:
timer:要删除的定时器。
返回值:0,定时器还没被激活;1,定时器已经激活。
5、mod_timer函数
mod_timer函数用于修改定时值,如果定时器还没有激活的话,mod_timer函数会激活定时器!函数原型如下:
- int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
复制代码
函数参数和返回值含义如下:
timer:要修改超时时间(定时值)的定时器。
expires:修改后的超时时间。
返回值:0,调用mod_timer函数前定时器未被激活;1,调用mod_timer函数前定时器已被激活。
关于内核定时器常用的API函数就讲这些,内核定时器一般的使用流程如下所示:
示例代码50.1.2.2 内核定时器使用方法演示
- 1struct timer_list timer; /* 定义定时器 */
- 2
- 3/* 定时器回调函数 */
- 4void function(unsignedlong arg)
- 5{
- 6 /*
- 7 * 定时器处理代码
- 8 */
- 9
- 10 /* 如果需要定时器周期性运行的话就使用mod_timer
- 11 * 函数重新设置超时值并且启动定时器。
- 12 */
- 13 mod_timer(&dev->timertest, jiffies + msecs_to_jiffies(2));
- 14}
- 15
- 16/* 初始化函数 */
- 17void init(void)
- 18{
- 19 init_timer(&timer); /* 初始化定时器 */
- 20
- 21 timer.function = function; /* 设置定时处理函数 */
- 22 timer.expires=jffies + msecs_to_jiffies(2);/* 超时时间2秒 */
- 23 timer.data =(unsignedlong)&dev; /* 将设备结构体作为参数 */
- 24
- 25 add_timer(&timer); /* 启动定时器 */
- 26}
- 27
- 28/* 退出函数 */
- 29void exit(void)
- 30{
- 31 del_timer(&timer);/* 删除定时器 */
- 32 /* 或者使用 */
- 33 del_timer_sync(&timer);
- 34}
复制代码
50.1.3 Linux内核短延时函数
有时候我们需要在内核中实现短延时,尤其是在Linux驱动中。Linux内核提供了毫秒、微秒和纳秒延时函数,这三个函数如表50.1.3.1所示:
表50.1.3.1内核短延时函数
50.2硬件原理图分析
本章使用通过设置一个定时器来实现周期性的闪烁LED灯,因此本章例程就使用到了一个LED灯,关于LED灯的硬件原理图参考参考8.3小节即可。
50.3实验程序编写
本实验对应的例程路径为:开发板光盘->2、Linux驱动例程->12_timer。
本章实验我们使用内核定时器周期性的点亮和熄灭开发板上的LED灯,LED灯的闪烁周期由内核定时器来设置,测试应用程序可以控制内核定时器周期。
50.3.1 修改设备树文件
本章实验使用到了LED灯,LED灯的设备树节点信息使用45.4.1小节创建的即可。
50.3.2 定时器驱动程序编写
新建名为“12_timer”的文件夹,然后在12_timer文件夹里面创建vscode工程,工作区命名为“timer”。工程创建好以后新建timer.c文件,在timer.c里面输入如下内容:
示例代码50.3.2.1 timer.c文件代码段
- 1 #include <linux/types.h>
- 2 #include <linux/kernel.h>
- 3 #include <linux/delay.h>
- 4 #include <linux/ide.h>
- 5 #include <linux/init.h>
- 6 #include <linux/module.h>
- 7 #include <linux/errno.h>
- 8 #include <linux/gpio.h>
- 9 #include <linux/cdev.h>
- 10 #include <linux/device.h>
- 11 #include <linux/of.h>
- 12 #include <linux/of_address.h>
- 13 #include <linux/of_gpio.h>
- 14 #include <linux/semaphore.h>
- 15 #include <linux/timer.h>
- 16 #include <asm/mach/map.h>
- 17 #include <asm/uaccess.h>
- 18 #include <asm/io.h>
- 19/***************************************************************
- 20 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
- 21文件名 : timer.c
- 22作者 : 左忠凯
- 23版本 : V1.0
- 24描述 : Linux内核定时器实验
- 25其他 : 无
- 26论坛 : <a href="www.openedv.com" target="_blank">www.openedv.com</a>
- 27日志 : 初版V1.0 2019/7/24 左忠凯创建
- 28 ***************************************************************/
- 29 #define TIMER_CNT 1 /* 设备号个数 */
- 30 #define TIMER_NAME "timer" /* 名字 */
- 31 #define CLOSE_CMD (_IO(0XEF,0x1))/* 关闭定时器 */
- 32 #define OPEN_CMD (_IO(0XEF,0x2))/* 打开定时器 */
- 33 #define SETPERIOD_CMD (_IO(0XEF,0x3))/* 设置定时器周期命令 */
- 34 #define LEDON 1 /* 开灯 */
- 35 #define LEDOFF 0 /* 关灯 */
- 36
- 37/* timer设备结构体 */
- 38struct timer_dev{
- 39 dev_t devid; /* 设备号 */
- 40struct cdev cdev; /* cdev */
- 41struct class *class; /* 类 */
- 42struct device *device; /* 设备 */
- 43int major; /* 主设备号 */
- 44int minor; /* 次设备号 */
- 45struct device_node *nd; /* 设备节点 */
- 46int led_gpio; /* key所使用的GPIO编号 */
- 47int timeperiod; /* 定时周期,单位为ms */
- 48struct timer_list timer; /* 定义一个定时器 */
- 49 spinlock_t lock; /* 定义自旋锁 */
- 50};
- 51
- 52struct timer_dev timerdev; /* timer设备 */
- 53
- 54/*
- 55 * @description : 初始化LED灯IO,open函数打开驱动的时候
- 56 * 初始化LED灯所使用的GPIO引脚。
- 57 * @param : 无
- 58 * @return : 无
- 59 */
- 60staticint led_init(void)
- 61{
- 62int ret =0;
- 63
- 64 timerdev.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");
- 65if(timerdev.nd==NULL){
- 66return-EINVAL;
- 67}
- 68
- 69 timerdev.led_gpio = of_get_named_gpio(timerdev.nd ,"led-gpio",
- 0);
- 70if(timerdev.led_gpio <0){
- 71 printk("can't get led\r\n");
- 72return-EINVAL;
- 73}
- 74
- 75/* 初始化led所使用的IO */
- 76 gpio_request(timerdev.led_gpio,"led");/* 请求IO */
- 77 ret = gpio_direction_output(timerdev.led_gpio,1);
- 78if(ret <0){
- 79 printk("can't set gpio!\r\n");
- 80}
- 81return0;
- 82}
- 83
- 84/*
- 85 * @description : 打开设备
- 86 * @param – inode : 传递给驱动的inode
- 87 * @param - filp : 设备文件,file结构体有个叫做private_data的成员变量
- 88 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
- 89 * @return : 0 成功;其他失败
- 90 */
- 91staticint timer_open(struct inode *inode,struct file *filp)
- 92{
- 93int ret =0;
- 94 filp->private_data =&timerdev; /* 设置私有数据 */
- 95
- 96 timerdev.timeperiod =1000; /* 默认周期为1s */
- 97 ret = led_init(); /* 初始化LED IO */
- 98if(ret <0){
- 99return ret;
- 100}
- 101return0;
- 102}
- 103
- 104/*
- 105 * @description : ioctl函数,
- 106 * @param – filp : 要打开的设备文件(文件描述符)
- 107 * @param - cmd : 应用程序发送过来的命令
- 108 * @param - arg : 参数
- 109 * @return : 0 成功;其他失败
- 110 */
- 111staticlong timer_unlocked_ioctl(struct file *filp,
- unsignedint cmd,unsignedlong arg)
- 112{
- 113struct timer_dev *dev =(struct timer_dev *)filp->private_data;
- 114int timerperiod;
- 115unsignedlong flags;
- 116
- 117switch(cmd){
- 118case CLOSE_CMD: /* 关闭定时器 */
- 119 del_timer_sync(&dev->timer);
- 120break;
- 121case OPEN_CMD: /* 打开定时器 */
- 122 spin_lock_irqsave(&dev->lock, flags);
- 123 timerperiod = dev->timeperiod;
- 124 spin_unlock_irqrestore(&dev->lock, flags);
- 125 mod_timer(&dev->timer, jiffies +
- msecs_to_jiffies(timerperiod));
- 126break;
- 127case SETPERIOD_CMD: /* 设置定时器周期 */
- 128 spin_lock_irqsave(&dev->lock, flags);
- 129 dev->timeperiod = arg;
- 130 spin_unlock_irqrestore(&dev->lock, flags);
- 131 mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(arg));
- 132break;
- 133default:
- 134break;
- 135}
- 136return0;
- 137}
- 138
- 139/* 设备操作函数 */
- 140staticstruct file_operations timer_fops ={
- 141.owner = THIS_MODULE,
- 142.open = timer_open,
- 143.unlocked_ioctl = timer_unlocked_ioctl,
- 144};
- 145
- 146/* 定时器回调函数 */
- 147void timer_function(unsignedlong arg)
- 148{
- 149struct timer_dev *dev =(struct timer_dev *)arg;
- 150staticint sta =1;
- 151int timerperiod;
- 152unsignedlong flags;
- 153
- 154 sta =!sta; /* 每次都取反,实现LED灯反转 */
- 155 gpio_set_value(dev->led_gpio, sta);
- 156
- 157/* 重启定时器 */
- 158 spin_lock_irqsave(&dev->lock, flags);
- 159 timerperiod = dev->timeperiod;
- 160 spin_unlock_irqrestore(&dev->lock, flags);
- 161 mod_timer(&dev->timer, jiffies +
- msecs_to_jiffies(dev->timeperiod));
- 162}
- 163
- 164/*
- 165 * @description : 驱动入口函数
- 166 * @param : 无
- 167 * @return : 无
- 168 */
- 169staticint __init timer_init(void)
- 170{
- 171/* 初始化自旋锁 */
- 172 spin_lock_init(&timerdev.lock);
- 173
- 174/* 注册字符设备驱动 */
- 175/* 1、创建设备号 */
- 176if(timerdev.major){/* 定义了设备号 */
- 177 timerdev.devid = MKDEV(timerdev.major,0);
- 178 register_chrdev_region(timerdev.devid, TIMER_CNT,
- TIMER_NAME);
- 179}else{/* 没有定义设备号 */
- 180 alloc_chrdev_region(&timerdev.devid,0, TIMER_CNT,
- TIMER_NAME);
- 181 timerdev.major = MAJOR(timerdev.devid); /* 获取主设备号 */
- 182 timerdev.minor = MINOR(timerdev.devid); /* 获取次设备号 */
- 183}
- 184
- 185/* 2、初始化cdev */
- 186 timerdev.cdev.owner = THIS_MODULE;
- 187 cdev_init(&timerdev.cdev,&timer_fops);
- 188
- 189/* 3、添加一个cdev */
- 190 cdev_add(&timerdev.cdev, timerdev.devid, TIMER_CNT);
- 191
- 192/* 4、创建类 */
- 193 timerdev.class = class_create(THIS_MODULE, TIMER_NAME);
- 194if(IS_ERR(timerdev.class)){
- 195return PTR_ERR(timerdev.class);
- 196}
- 197
- 198/* 5、创建设备 */
- 199 timerdev.device = device_create(timerdev.class,NULL,
- timerdev.devid,NULL, TIMER_NAME);
- 200if(IS_ERR(timerdev.device)){
- 201return PTR_ERR(timerdev.device);
- 202}
- 203
- 204/* 6、初始化timer,设置定时器处理函数,还未设置周期,所有不会激活定时器 */
- 205 init_timer(&timerdev.timer);
- 206 timerdev.timer.function = timer_function;
- 207 timerdev.timer.data =(unsignedlong)&timerdev;
- 208return0;
- 209}
- 210
- 211/*
- 212 * @description : 驱动出口函数
- 213 * @param : 无
- 214 * @return : 无
- 215 */
- 216staticvoid __exit timer_exit(void)
- 217{
- 218
- 219 gpio_set_value(timerdev.led_gpio,1); /* 卸载驱动的时候关闭LED */
- 220 del_timer_sync(&timerdev.timer); /* 删除timer */
- 221 #if0
- 222 del_timer(&timerdev.tiemr);
- 223 #endif
- 224
- 225/* 注销字符设备驱动 */
- 226 cdev_del(&timerdev.cdev); /* 删除cdev */
- 227 unregister_chrdev_region(timerdev.devid, TIMER_CNT);
- 228
- 229 device_destroy(timerdev.class, timerdev.devid);
- 230 class_destroy(timerdev.class);
- 231}
- 232
- 233 module_init(timer_init);
- 234 module_exit(timer_exit);
- 235 MODULE_LICENSE("GPL");
- 236 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
复制代码
第38~50行,定时器设备结构体,在48行定义了一个定时器成员变量timer。
第60~82行,LED灯初始化函数,从设备树中获取LED灯信息,然后初始化相应的IO。
第91~102行,函数timer_open,对应应用程序的open函数,应用程序调用open函数打开/dev/timer驱动文件的时候此函数就会执行。此函数设置文件私有数据为timerdev,并且初始化定时周期默认为1秒,最后调用led_init函数初始化LED所使用的IO。
第111~137行,函数timer_unlocked_ioctl,对应应用程序的ioctl函数,应用程序调用ioctl函数向驱动发送控制信息,此函数响应并执行。此函数有三个参数:filp,cmd和arg,其中filp是对应的设备文件,cmd是应用程序发送过来的命令信息,arg是应用程序发送过来的参数,在本章例程中arg参数表示定时周期。
一共有三种命令CLOSE_CMD,OPEN_CMD和SETPERIOD_CMD,这三个命令分别为关闭定时器、打开定时器、设置定时周期。这三个命令的左右如下:
CLOSE_CMD:关闭定时器命令,调用del_timer_sync函数关闭定时器。
OPEN_CMD:打开定时器命令,调用mod_timer函数打开定时器,定时周期为timerdev的timeperiod成员变量,定时周期默认是1秒。
SETPERIOD_CMD:设置定时器周期命令,参数arg就是新的定时周期,设置timerdev的timeperiod成员变量为arg所表示定时周期指。并且使用mod_timer重新打开定时器,使定时器以新的周期运行。
第140~144行,定时器驱动操作函数集timer_fops。
第147~162行,函数timer_function,定时器服务函数,此函有一个参数arg,在本例程中arg参数就是timerdev的地址,这样通过arg参数就可以访问到设备结构体。当定时周期到了以后此函数就会被调用。在此函数中将LED灯的状态取反,实现LED灯闪烁的效果。因为内核定时器不是循环的定时器,执行一次以后就结束了,因此在161行又调用了mod_timer函数重新开启定时器。
第169~209行,函数timer_init,驱动入口函数。在第205~207行初始化定时器,设置定时器的定时处理函数为timer_function,另外设置要传递给timer_function函数的参数为timerdev。在此函数中并没有调用timer_add函数来开启定时器,因此定时器默认是关闭的,除非应用程序发送打开命令。
第216~231行,驱动出口函数,在219行关闭LED,也就是卸载驱动以后LED处于熄灭状态。第220行调用del_timer_sync函数删除定时器,也可以使用del_timer函数。
50.3.3编写测试APP
测试APP我们要实现的内容如下:
①、运行APP以后提示我们输入要测试的命令,输入1表示关闭定时器、输入2表示打开定时器,输入3设置定时器周期。
②、如果要设置定时器周期的话,需要让用户输入要设置的周期值,单位为毫秒。
新建名为timerApp.c的文件,然后输入如下所示内容:
示例代码50.3.2.2 timerApp.c文件代码段
- 1 #include "stdio.h"
- 2 #include "unistd.h"
- 3 #include "sys/types.h"
- 4 #include "sys/stat.h"
- 5 #include "fcntl.h"
- 6 #include "stdlib.h"
- 7 #include "string.h"
- 8 #include "linux/ioctl.h"
- 9/***************************************************************
- 10 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
- 11文件名 : timerApp.c
- 12作者 : 左忠凯
- 13版本 : V1.0
- 14描述 : 定时器测试应用程序
- 15 其他 : 无
- 16使用方法 :./timertest /dev/timer 打开测试App
- 17论坛 : <a href="www.openedv.com" target="_blank">www.openedv.com</a>
- 18日志 : 初版V1.0 2019/7/24 左忠凯创建
- 19 ***************************************************************/
- 20
- 21/* 命令值 */
- 22 #define CLOSE_CMD (_IO(0XEF,0x1))/* 关闭定时器 */
- 23 #define OPEN_CMD (_IO(0XEF,0x2))/* 打开定时器 */
- 24 #define SETPERIOD_CMD (_IO(0XEF,0x3))/* 设置定时器周期命令 */
- 25
- 26/*
- 27 * @description : main主程序
- 28 * @param - argc : argv数组元素个数
- 29 * @param - argv : 具体参数
- 30 * @return : 0 成功;其他失败
- 31 */
- 32int main(int argc,char*argv[])
- 33{
- 34 int fd, ret;
- 35 char*filename;
- 36 unsignedint cmd;
- 37 unsignedint arg;
- 38 unsignedchar str[100];
- 39
- 40 if(argc !=2){
- 41 printf("Error Usage!\r\n");
- 42 return-1;
- 43 }
- 44
- 45 filename = argv[1];
- 46
- 47 fd = open(filename, O_RDWR);
- 48 if(fd <0){
- 49 printf("Can't open file %s\r\n", filename);
- 50 return-1;
- 51 }
- 52
- 53 while(1){
- 54 printf("Input CMD:");
- 55 ret = scanf("%d",&cmd);
- 56 if(ret !=1){ /* 参数输入错误 */
- 57 gets(str); /* 防止卡死 */
- 58 }
- 59
- 60 if(cmd ==1) /* 关闭LED灯 */
- 61 cmd = CLOSE_CMD;
- 62 elseif(cmd ==2) /* 打开LED灯 */
- 63 cmd = OPEN_CMD;
- 64 elseif(cmd ==3){
- 65 cmd = SETPERIOD_CMD; /* 设置周期值 */
- 66 printf("Input Timer Period:");
- 67 ret = scanf("%d",&arg);
- 68 if(ret !=1){ /* 参数输入错误 */
- 69 gets(str); /* 防止卡死 */
- 70 }
- 71 }
- 72 ioctl(fd, cmd, arg); /* 控制定时器的打开和关闭 */
- 73 }
- 74 close(fd);
- 75}
复制代码
第22~24行,命令值。
第53~73行,while(1)循环,让用户输入要测试的命令,然后通过第72行的ioctl函数发送给驱动程序。如果是设置定时器周期命令SETPERIOD_CMD,那么ioctl函数的arg参数就是用户输入的周期值。
50.4 运行测试
50.4.1 编译驱动程序和测试APP
1、编译驱动程序
编写Makefile文件,本章实验的Makefile文件和第四十章实验基本一样,只是将obj-m变量的值改为timer.o,Makefile内容如下所示:
示例代码50.4.1.1 Makefile文件
- 1 KERNELDIR:= /home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
- ......
- 4 obj-m := timer.o
- ......
- 11 clean:
- 12$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
复制代码
第4行,设置obj-m变量的值为timer.o。
输入如下命令编译出驱动模块文件:
make-j32
编译成功以后就会生成一个名为“timer.ko”的驱动模块文件。
2、编译测试APP
输入如下命令编译测试timerApp.c这个测试程序:
- arm-linux-gnueabihf-gcc timerApp.c -o timerApp
复制代码
编译成功以后就会生成timerApp这个应用程序。
50.4.2 运行测试
将上一小节编译出来的timer.ko和timerApp这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15目录中,重启开发板,进入到目录lib/modules/4.1.15中,输入如下命令加载timer.ko驱动模块:
- depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
- modprobe timer.ko //加载驱动
复制代码
驱动加载成功以后如下命令来测试:
输入上述命令以后终端提示输入命令,如图50.4.2.1所示:
图50.4.2.1输入命令
输入“2”,打开定时器,此时LED灯就会以默认的1秒周期开始闪烁。在输入“3”来设置定时周期,根据提示输入要设置的周期值,如图50.4.2.2所示:
图50.4.2.2 设置周期值
输入“500”,表示设置定时器周期值为500ms,设置好以后LED灯就会以500ms为间隔,开始闪烁。最后可以通过输入“1”来关闭定时器,如果要卸载驱动的话输入如下命令即可:
rmmodtimer.ko
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