搜索
首页系统教程LINUXLinux内核定时器与延迟工作驱动开发详解

Linux内核定时器与延迟工作驱动开发详解

Feb 13, 2024 am 11:57 AM
linuxlinux教程linux系统linux命令外壳脚本typedefoverflow嵌入式linuxlinux入门linux学习

Linux内核定时器与延迟工作是两种常用的实现定时任务和延后执行任务的机制,它们可以让驱动程序在合适的时间点执行特定的函数,以适应硬件设备的需求和特性。但是,如何正确地使用Linux内核定时器与延迟工作呢?本文将从理论和实践两方面,介绍Linux内核定时器与延迟工作驱动开发的基本知识和技巧,以及一些常见的问题和解决方法。

Linux内核定时器与延迟工作驱动开发详解

内核定时器

软件上的定时器最终要依靠硬件时钟来实现,简单的说,内核会在时钟中断发生后检测各个注册到内核的定时器是否到期,如果到期,就回调相应的注册函数,将其作为中断底半部来执行。实际上,时钟中断处理程序会触发TIMER_SOFTIRQ软中断,运行当前处理器上到期的所有定时器。
设备驱动程序如要获得时间信息以及需要定时服务,都可以使用内核定时器。

jiffies

要说内核定时器,首先就得说说内核中关于时间的一个重要的概念:jiffies变量,作为内核时钟的基础,jiffies每隔一个固定的时间就会增加1,称为增加一个节拍,这个固定间隔由定时器中断来实现,每秒中产生多少个定时器中断,由在中定义的HZ宏来确定,如此,可以通过jiffies获取一段时间,比如jiffies/HZ表示自系统启动的秒数。下两秒就是(jiffies/HZ+2),内核中用jiffies来计时,秒转换成的jiffies:seconds*HZ,所以以jiffiy为单位,以当前时刻为基准计时2秒:(jiffies/HZ+2)*HZ=jiffies+2*HZ如果要获取当前时间,可以使用**do_gettimeofday()**,该函数填充一个struct timeval结构,有着接近微妙的分辨率。

//kernel/time/timekeeping.c
 473 /**
 474  * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval
 475  * @tv:         pointer to the timeval to be set
 476  *
 477  * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday()
 478  */
 479 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)   

驱动程序为了让硬件有足够的时间完成一些任务,常常需要将特定的代码延后一段时间来执行,根据延时的长短,内核开发中使用长延时短延时两个概念。长延时的定义为:延时时间>多个jiffies,实现长延时可以用查询jiffies的方法:

time_before(jiffies, new_jiffies);
time_after(new_jiffiesmjiffies);

**短延时的定义为:延迟事件接近或短于一个jiffy,实现短延时可以调用

udelay();
mdelay();

这两个函数都是忙等待函数,大量消耗CPU时间,前者使用软件循环来延迟指定数目的微妙数,后者使用前者的嵌套来实现毫秒级的延时。

定时器

驱动可以注册一个内核定时器,来指定一个函数在未来某个时间来执行。定时器从注册到内核开始计时,达到指定的时间后会执行注册的函数。即超时值是一个jiffies值,当jiffies值大于timer->expires时,timer->function就会被执行。API如下

//定一个定时器
struct timer_list my_timer;

//初始化定时器
void init_timer(struct timer_list *timer);
mytimer.function = my_function;
mytimer.expires = jiffies +HZ;

//增加定时器
void add_timer(struct timer_list *timer);

//删除定时器
int del_tiemr(struct timer_list *timer);

实例

static struct timer_list tm;
struct timeval oldtv;

void callback(unsigned long arg)
{
    struct timeval tv;
    char *strp = (char*)arg;
    do_gettimeofday(&tv);
    printk("%s: %ld, %ld\n", __func__,
        tv.tv_sec - oldtv.tv_sec,
        tv.tv_usec- oldtv.tv_usec);
    oldtv = tv;
    tm.expires = jiffies+1*HZ;
    add_timer(&tm);
}

static int __init demo_init(void)
{
    init_timer(&tm);
    do_gettimeofday(&oldtv);
    tm.function= callback;
    tm.data    = (unsigned long)"hello world";
    tm.expires = jiffies+1*HZ;
    add_timer(&tm);
    return 0;
}

延迟工作

除了使用内核定时器完成定时延迟工作,Linux内核还提供了一套封装好的”快捷方式”-delayed_work,和内核定时器类似,其本质也是利用工作队列和定时器实现,

//include/linux/workqueue.h
100 struct work_struct {           
101         atomic_long_t data;
102         struct list_head entry;
103         work_func_t func;
104 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
105         struct lockdep_map lockdep_map;
106 #endif
107 };
113 struct delayed_work {              
114         struct work_struct work;
115         struct timer_list timer;
116 
117         /* target workqueue and CPU ->timer uses to queue ->work */
118         struct workqueue_struct *wq;
119         int cpu;
120 };

struct work_struct
–103–>需要延迟执行的函数, typedef void (work_func_t)(struct work_struct work);

至此,我们可以使用一个delayed_work对象以及相应的调度API实现对指定任务的延时执行

//注册一个延迟执行
591 static inline bool schedule_delayed_work(struct delayed_work *dwork,unsigned long delay)
//注销一个延迟执行
2975 bool cancel_delayed_work(struct delayed_work *dwork)    

和内核定时器一样,延迟执行只会在超时的时候执行一次,如果要实现循环延迟,只需要在注册的函数中再次注册一个延迟执行函数。

schedule_delayed_work(&work,msecs_to_jiffies(poll_interval));

本文从理论和实践两方面,详细介绍了Linux内核定时器与延迟工作驱动开发的基本知识和技巧。我们首先了解了Linux内核定时器与延迟工作的概念、原理、特点和API函数,然后学习了如何使用Linux内核定时器与延迟工作来实现按键事件的检测和处理。最后,我们介绍了一些在Linux内核定时器与延迟工作驱动开发过程中可能遇到的问题,以及相应的解决方法。

通过本文,我们希望能够帮助你掌握Linux内核定时器与延迟工作驱动开发的基本方法和技巧,为你在嵌入式Linux领域的进一步学习和工作打下坚实的基础。

以上是Linux内核定时器与延迟工作驱动开发详解的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章!

声明
本文转载于:良许Linux教程网。如有侵权,请联系admin@php.cn删除
比较和对比Linux和Windows的安全模型。比较和对比Linux和Windows的安全模型。Apr 24, 2025 am 12:03 AM

Linux和Windows的安全模型各有优势。Linux提供灵活性和可定制性,通过用户权限、文件系统权限和SELinux/AppArmor实现安全。Windows则注重用户友好性,依赖WindowsDefender、UAC、防火墙和BitLocker保障安全。

Linux和Windows之间的硬件兼容性有何不同?Linux和Windows之间的硬件兼容性有何不同?Apr 23, 2025 am 12:15 AM

Linux和Windows在硬件兼容性上不同:Windows有广泛的驱动程序支持,Linux依赖社区和厂商。解决Linux兼容性问题可通过手动编译驱动,如克隆RTL8188EU驱动仓库、编译和安装;Windows用户需管理驱动程序以优化性能。

Linux和Windows之间虚拟化支持有哪些差异?Linux和Windows之间虚拟化支持有哪些差异?Apr 22, 2025 pm 06:09 PM

Linux和Windows在虚拟化支持上的主要区别在于:1)Linux提供KVM和Xen,性能和灵活性突出,适合高定制环境;2)Windows通过Hyper-V支持虚拟化,界面友好,与Microsoft生态系统紧密集成,适合依赖Microsoft软件的企业。

Linux系统管理员的主要任务是什么?Linux系统管理员的主要任务是什么?Apr 19, 2025 am 12:23 AM

Linux系统管理员的主要任务包括系统监控与性能调优、用户管理、软件包管理、安全管理与备份、故障排查与解决、性能优化与最佳实践。1.使用top、htop等工具监控系统性能,并进行调优。2.通过useradd等命令管理用户账户和权限。3.利用apt、yum管理软件包,确保系统更新和安全。4.配置防火墙、监控日志、进行数据备份以确保系统安全。5.通过日志分析和工具使用进行故障排查和解决。6.优化内核参数和应用配置,遵循最佳实践提升系统性能和稳定性。

很难学习Linux吗?很难学习Linux吗?Apr 18, 2025 am 12:23 AM

学习Linux并不难。1.Linux是一个开源操作系统,基于Unix,广泛应用于服务器、嵌入式系统和个人电脑。2.理解文件系统和权限管理是关键,文件系统是层次化的,权限包括读、写和执行。3.包管理系统如apt和dnf使得软件管理方便。4.进程管理通过ps和top命令实现。5.从基本命令如mkdir、cd、touch和nano开始学习,再尝试高级用法如shell脚本和文本处理。6.常见错误如权限问题可以通过sudo和chmod解决。7.性能优化建议包括使用htop监控资源、清理不必要文件和使用sy

Linux管理员的薪水是多少?Linux管理员的薪水是多少?Apr 17, 2025 am 12:24 AM

Linux管理员的平均年薪在美国为75,000至95,000美元,欧洲为40,000至60,000欧元。提升薪资可以通过:1.持续学习新技术,如云计算和容器技术;2.积累项目经验并建立Portfolio;3.建立职业网络,拓展人脉。

Linux的主要目的是什么?Linux的主要目的是什么?Apr 16, 2025 am 12:19 AM

Linux的主要用途包括:1.服务器操作系统,2.嵌入式系统,3.桌面操作系统,4.开发和测试环境。Linux在这些领域表现出色,提供了稳定性、安全性和高效的开发工具。

互联网在Linux上运行吗?互联网在Linux上运行吗?Apr 14, 2025 am 12:03 AM

互联网运行不依赖单一操作系统,但Linux在其中扮演重要角色。Linux广泛应用于服务器和网络设备,因其稳定性、安全性和可扩展性受欢迎。

See all articles

热AI工具

Undresser.AI Undress

Undresser.AI Undress

人工智能驱动的应用程序,用于创建逼真的裸体照片

AI Clothes Remover

AI Clothes Remover

用于从照片中去除衣服的在线人工智能工具。

Undress AI Tool

Undress AI Tool

免费脱衣服图片

Clothoff.io

Clothoff.io

AI脱衣机

Video Face Swap

Video Face Swap

使用我们完全免费的人工智能换脸工具轻松在任何视频中换脸!

热工具

MinGW - 适用于 Windows 的极简 GNU

MinGW - 适用于 Windows 的极简 GNU

这个项目正在迁移到osdn.net/projects/mingw的过程中,你可以继续在那里关注我们。MinGW:GNU编译器集合(GCC)的本地Windows移植版本,可自由分发的导入库和用于构建本地Windows应用程序的头文件;包括对MSVC运行时的扩展,以支持C99功能。MinGW的所有软件都可以在64位Windows平台上运行。

mPDF

mPDF

mPDF是一个PHP库,可以从UTF-8编码的HTML生成PDF文件。原作者Ian Back编写mPDF以从他的网站上“即时”输出PDF文件,并处理不同的语言。与原始脚本如HTML2FPDF相比,它的速度较慢,并且在使用Unicode字体时生成的文件较大,但支持CSS样式等,并进行了大量增强。支持几乎所有语言,包括RTL(阿拉伯语和希伯来语)和CJK(中日韩)。支持嵌套的块级元素(如P、DIV),

Dreamweaver Mac版

Dreamweaver Mac版

视觉化网页开发工具

PhpStorm Mac 版本

PhpStorm Mac 版本

最新(2018.2.1 )专业的PHP集成开发工具

螳螂BT

螳螂BT

Mantis是一个易于部署的基于Web的缺陷跟踪工具,用于帮助产品缺陷跟踪。它需要PHP、MySQL和一个Web服务器。请查看我们的演示和托管服务。