Linux内核高精度定时器

嵌入式软件开发交流 2021-01-06

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前言

之前有写过一篇《Linux内核定时器》，今天来看看高精度定时器，它可以为我们提供纳秒级的定时精度，以满足对精确时间有迫切需求的内核驱动。

高精度定时器编程

Linux版本：4.20

Linux内核中，使用hrtimer来描述一个高精度定时器。

struct hrtimer {
  struct timerqueue_node node;
  ktime_t  _softexpires; //定时器到期时间
  enum hrtimer_restart  (*function)(struct hrtimer *); //回调函数
  struct hrtimer_clock_base  *base;
  u8 state;
  u8 is_rel;
  u8 is_soft;
};

(1)初始化高精度定时器

void hrtimer_init(struct hrtimer *timer, 
       clockid_t which_clock,
       enum hrtimer_mode mode);

which_clock：

CLOCK_REALTIME: 系统实时时间
CLOCK_MONOTONIC: 从系统启动这一刻起开始计时
CLOCK_BOOTTIME: 与 CLOCK_MONOTONIC 完全一致，但把系统暂停的时间也算在内

mode：

HRTIMER_MODE_REL：相对时间
HRTIMER_MODE_ABS：绝对时间

(2)启动高精度定时器

int hrtimer_start(struct hrtimer *timer, ktime_t time,
       const enum hrtimer_mode mode);

根据time和mode参数的值计算hrtimer的超时时间。

(3)取消高精度定时器

int hrtimer_cancel(struct hrtimer *timer);

(4)设置超时回调

timer.function = hr_callback;

初始化时需要对struct hrtimer中的超时回调函数进行赋值。定时器一旦到期，function字段指定的回调函数会被调用，该函数的返回值为一个枚举值，它决定了该hrtimer是否需要被重新激活。

enum hrtimer_restart {
  HRTIMER_NORESTART,  /* Timer is not restarted */
  HRTIMER_RESTART,  /* Timer must be restarted */
};

例子

#include <linux/input.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/hrtimer.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/regulator/consumer.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/i2c/mms114.h>
#include <linux/input/mt.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/regulator/consumer.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/miscdevice.h>
 
unsigned int timer_count=0;
struct hrtimer hrtimer_test_timer;
ktime_t   m_kt;
int value=2000;
 
static enum hrtimer_restart  hrtimer_test_timer_poll(struct hrtimer *timer)
{
 
  printk("================timer_count=%d ==============\n",timer_count++);
  //把hrtimer的到期时间推进一个tick周期
  hrtimer_forward(timer, timer->base->get_time(), m_kt);
  //重启高精度定时器
  return HRTIMER_RESTART;
}
 
ssize_t hrtimer_test_write(struct file *f, const char __user *buf, size_t t, loff_t *len){
  int i;
  int ret = -1;
 
  printk("hrtimer Debug buf:%x size:%d\n",*buf,t);
    
  if(*buf == '0'){
    
    printk("hrtimer_start\n");
    m_kt=ktime_set(value / 1000, (value % 1000) * 1000000);
    //启动高精度定时器
    hrtimer_start(&hrtimer_test_timer,m_kt, HRTIMER_MODE_REL);
    
  }
  else if(*buf == '1'){
    printk("hrtimer_cancel\n");
    //取消定时器
    hrtimer_cancel(&hrtimer_test_timer);
  }
 
  return t;
}
static const struct file_operations hrtimer_test_fops =
{
  .owner     =   THIS_MODULE,
  .write    =   hrtimer_test_write,
};
 
struct miscdevice hrtimer_test_dev = {
  .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
  .name = "hrtimer_test",
  .fops = &hrtimer_test_fops,
};
 
 
static int __init hrtimer_test_init(void)
{
  int ret;
  //注册混杂设备
  ret = misc_register(&hrtimer_test_dev);
  //初始化高精度定时器
  hrtimer_init(&hrtimer_test_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
  //设置回调函数
  hrtimer_test_timer.function = hrtimer_test_timer_poll;
  return 0;
}
 
static void __exit hrtimer_test_exit(void)
{
  misc_deregister(&hrtimer_test_dev);
}
 
 
module_init(hrtimer_test_init);  
module_exit(hrtimer_test_exit);
MODULE_AUTHOR("hrtimer<hrtimer@hrtimer.cc>");
MODULE_LICENSE("GPL");

上面驱动通过应用层打开设备节点，然后写入‘0’ 来启动高精度定时器，写入‘1’ 来关闭高精度定时器。

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