内核驱动 - 内核定时器

一、概念

内核定时器是内核用来控制在未来某个时间点（基于jiffies当前时间）调度执行某个函数的一种机制，被调度的函数是异步执行的，类似于一种“软件中断”，而且是处于非进程的上下文中，所以调度函数需要遵循以下规则：

1) 没有 current 指针、不允许访问用户空间。因为没有进程上下文，相关代码和被中断的进程没有任何联系。

2) 不能执行休眠（或可能引起休眠的函数）和调度。

3) 任何被访问的数据结构都应该针对并发访问进行保护，以防止竞争条件。

内核定时器的调度函数运行过一次后就不会再被运行了（相当于自动注销），但可以通过在被调度的函数中重新调度自己来周期运行。

内核定时器的数据结构

struct timer_list {
    struct list_head entry; 
    unsigned long expires;    //表示期望定时器执行的 jiffies 值，到达该 jiffies 值时，将调用 function 函数，并传递 data 作为参数
    void (*function)(unsigned long);
    unsigned long data; 
    struct tvec_base *base;
    /* ... */
};

二、按键 + 内核定时器去抖代码下载点击打开链接

1、定义struct timer_list buttons_timer;

2、初始化init_timer(&buttons_timer);

3、注册定时器add_timer(&buttons_timer);

4、启动定时器mod_timer(&buttons_timer, jiffies + (HZ / 10)); /*延时 1s/10=100ms */

5、注销定时器del_timer(&buttons_timer);

#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/slab.h>

#define	GPH0CON 0xE0200C00
#define	GPH0DAT 0xE0200C04
#define DEVICE_NAME	"tqkey"

#define	LEDCON 0xE0200060
#define LEDDAT 0xE0200064

volatile unsigned int *led_config;
volatile unsigned int *led_data;
volatile unsigned int *key_data;


//1、定义工作
struct work_struct *work;

//(定时器)1、定义定时器结构体
struct timer_list buttons_timer;

void work_func(struct work_struct *work)
{
	/*启动定时器*/   /*延时 1s/10=100ms */
	mod_timer(&buttons_timer, jiffies + (HZ / 10));
}

//(定时器)5、函数
static void buttons_timer_function(unsigned long data)
{
	unsigned int key_val;
	key_val = readw(key_data) & 0x1;  //GPH0_0引角
	if(key_val == 0)	//按键按下为低电平
	{
		volatile unsigned short data;

		data = readw(led_data);
		if(data == 0)
		{
			data = 0xFF;
		}
		else
		{
			data = 0;
		}
		
		writel(data, led_data);
	}
}

void timer_init(void)
{
	//(定时器)2、初始化
	init_timer(&buttons_timer);
	buttons_timer.function = &buttons_timer_function;

	//(定时器)3、向内核注册定时器
	add_timer(&buttons_timer);
}

static irqreturn_t key_int(int irq, void *dev_id)
{
	//3、提交下半部至内核默认工作队列keventd_wq 
	schedule_work(work);
	return 0;
}

void key_hw_init(void)
{
	volatile unsigned short data;
	volatile unsigned int *gpio_config;
	gpio_config = (volatile unsigned int *)ioremap(GPH0CON, 4);
	data = readw(gpio_config);		//读出原有寄存器中的值
	data &= ~0x0F;
	data |= 0x0F;
	writew(data, gpio_config);
	printk("key_hw_init!\n");

	
	led_config = (volatile unsigned int *)ioremap(LEDCON, 4);	//物理地址转换为虚拟地址
	writel(0x00011000, led_config);

	led_data = (volatile unsigned int *)ioremap(LEDDAT, 4);
	writel(0xFF, led_data);

	key_data = (volatile unsigned int *)ioremap(GPH0DAT, 4);
}

/*static long key_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
	return -EINVAL;
}*/

static int key_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	return 0;
}

static struct file_operations key_fops =
{
	.owner = THIS_MODULE,
	//.unlocked_ioctl = key_ioctl,
	.open = key_open,
	.release = NULL,
};

struct miscdevice key_miscdev = 
{
	.minor = 200,
	.name = DEVICE_NAME,
	.fops = &key_fops,
};

//注册函数
static int __init button_init(void)
{
	int ret = 0;

	misc_register(&key_miscdev);

	//注册中断处理程序
	ret = request_irq(IRQ_EINT0, key_int, IRQF_TRIGGER_FALLING, DEVICE_NAME, 0);

	//硬件初始化
	key_hw_init();

	//2、工作初始化
	work = kmalloc(sizeof(struct work_struct), GFP_KERNEL);
	//(注：GFP_KERNEL是内核内存分配时最常用的，无内存可用时可引起休眠)
	INIT_WORK(work, work_func);  //创建工作，关联工作函数

	//内核定时器初始化
	timer_init();
	return 0;
}

//注销函数
static void __exit button_exit(void)
{
	misc_deregister(&key_miscdev);

	//注销中断程序
	free_irq(IRQ_EINT0, 0);
        //注销定时器
        del_timer(&buttons_timer);
 }

module_init(button_init);
module_exit(button_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Jerry.Gou");
MODULE_DESCRIPTION("TQ210 button driver");

多按键中断

#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/slab.h>

#define	GPH0CON 0xE0200C00
#define	GPH0DAT 0xE0200C04
#define DEVICE_NAME	"tqkey"


#define	LEDCON 0xE0200060
#define LEDDAT 0xE0200064

volatile unsigned int *led_config;
volatile unsigned int *led_data;
volatile unsigned int *key_data;


//1、定义工作
struct work_struct *work;

//(定时器)1、定义定时器结构体
struct timer_list buttons_timer;

void work_func(struct work_struct *work)
{
	/*启动定时器*/   /*延时 1s/10=100ms */
	mod_timer(&buttons_timer, jiffies + (HZ / 10));
}

//(定时器)5、函数
static void buttons_timer_function(unsigned long data)
{
	unsigned int key_val;
	volatile unsigned short leddata;
	key_val = readw(key_data) & 0x1;  //GPH0_0 Key_1引角
	if(key_val == 0)	//按键按下为低电平
	{
		leddata = 0xFF;  //点亮LED
		writel(leddata, led_data);
	}
	key_val = readw(key_data) & 0x02;  //GPH0_0 Key_2引角
	if(key_val == 0)	//按键按下为低电平
	{
		leddata = 0x00;  //熄灭LED
		writel(leddata, led_data);
	}
}

void timer_init(void)
{
	//(定时器)2、初始化
	init_timer(&buttons_timer);
	buttons_timer.function = &buttons_timer_function;

	//(定时器)3、向内核注册定时器
	add_timer(&buttons_timer);
}

static irqreturn_t key_int(int irq, void *dev_id)
{
	//3、提交下半部至内核默认工作队列keventd_wq 
	schedule_work(work);
	return 0;
}

void key_hw_init(void)
{
	volatile unsigned short data;
	volatile unsigned int *gpio_config;
	gpio_config = (volatile unsigned int *)ioremap(GPH0CON, 4);
	data = readw(gpio_config);		//读出原有寄存器中的值
	data &= ~0xFF;
	data |= 0xFF;
	writew(data, gpio_config);
	printk("key_hw_init!\n");

	
	led_config = (volatile unsigned int *)ioremap(LEDCON, 4);	//物理地址转换为虚拟地址
	writel(0x00011000, led_config);

	led_data = (volatile unsigned int *)ioremap(LEDDAT, 4);
	writel(0xFF, led_data);

	key_data = (volatile unsigned int *)ioremap(GPH0DAT, 4);
}

/*static long key_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
	return -EINVAL;
}*/

static int key_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	return 0;
}


static struct file_operations key_fops =
{
	.owner = THIS_MODULE,
	//.unlocked_ioctl = key_ioctl,
	.open = key_open,
	.release = NULL,
};

struct miscdevice key_miscdev = 
{
	.minor = 200,
	.name = DEVICE_NAME,
	.fops = &key_fops,
};

//注册函数
static int __init button_init(void)
{
	int ret = 0;

	misc_register(&key_miscdev);

	//注册中断处理程序
	ret = request_irq(IRQ_EINT0, key_int, IRQF_TRIGGER_FALLING, DEVICE_NAME, 0);
	ret = request_irq(IRQ_EINT1, key_int, IRQF_TRIGGER_FALLING, DEVICE_NAME, 0);

	//硬件初始化
	key_hw_init();

	//2、工作初始化
	work = kmalloc(sizeof(struct work_struct), GFP_KERNEL);
	//(注：GFP_KERNEL是内核内存分配时最常用的，无内存可用时可引起休眠)
	INIT_WORK(work, work_func);  //创建工作，关联工作函数

	//内核定时器初始化
	timer_init();
	return 0;
}

//注销函数
static void __exit button_exit(void)
{
	misc_deregister(&key_miscdev);

	//注销中断程序
	free_irq(IRQ_EINT0, 0);
}

module_init(button_init);
module_exit(button_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Jerry.Gou");
MODULE_DESCRIPTION("TQ210 button driver");

实现一个定时器

/* 实现每隔一秒向内核log中打印一条信息 */
 /*__func__ 当前所在函数名   __TIME__ 源文件编译时间，格式微“hh：mm：ss”*/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/time.h>
#include <linux/timer.h>

static struct timer_list tm;
struct timeval oldtv;

void callback(unsigned long arg)
{
    struct timeval tv;
    char *strp = (char*)arg;
    
    printk("%s: %lu, %s\n", __func__, jiffies, strp);

    do_gettimeofday(&tv);
    printk("%s: %ld, %ld\n", __func__,
        tv.tv_sec - oldtv.tv_sec,        //与上次中断间隔 s
        tv.tv_usec- oldtv.tv_usec);        //与上次中断间隔 ms
    

    oldtv = tv;
    tm.expires = jiffies+1*HZ;    
    add_timer(&tm);        //重新开始计时
}

static int __init demo_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "%s : %s : %d - ok.\n", __FILE__, __func__, __LINE__);

    init_timer(&tm);    //初始化内核定时器

    do_gettimeofday(&oldtv);        //获取当前时间
    tm.function= callback;            //指定定时时间到后的回调函数
    tm.data    = (unsigned long)"hello world";        //回调函数的参数
    tm.expires = jiffies+1*HZ;        //定时时间
    add_timer(&tm);        //注册定时器

    return 0;
}

static void __exit demo_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "%s : %s : %d - ok.\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    del_timer(&tm);        //注销定时器
}

module_init(demo_init);
module_exit(demo_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Jerry.Gou");
MODULE_DESCRIPTION("TQ210 button driver");

内核驱动 - 内核定时器

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