Linux驱动中断与时间篇——高精度定时器hrtimer-阿里云开发者社区

Linux驱动中断与时间篇——高精度定时器hrtimer

2023-09-08 416

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简介： Linux驱动中断与时间篇——高精度定时器hrtimer

前言

低分辨率定时器是用jiffies来定时的，所以会受到HZ影响，如果HZ为200，代表每秒种产生200次中断，那一个jiffies就需要5毫秒，所以精度为5毫秒。

如果精度需要达到纳秒级别，则需要使用高精度定时器hrtimer。

相关接口

高分辨率定时器（hrtimer）以ktime_t来定义时间，精度可以达到纳秒级别，ktime_t定义如下：

typedef s64 ktime_t;

可以用ktime_set来初始化一个ktime对象，常用方法如下：

ktime_t t = ktime_set(secs, nsecs);

高分辨率hrtimer结构体定义如下：

struct hrtimer {  
    struct timerqueue_node      node;  
    ktime_t             _softexpires;  
    enum hrtimer_restart        (*function)(struct hrtimer *);  
    struct hrtimer_clock_base   *base;  
    unsigned long           state;  
        ......  
};  
enum hrtimer_restart {  
    HRTIMER_NORESTART,  /* Timer is not restarted */  
    HRTIMER_RESTART,    /* Timer must be restarted */  
};

struct hrtimer结构体中最主要的成员就是回调函数function，回调函数的返回值可以为HRTIMER_NORESTART或HRTIMER_RESTART。HRTIMER_NORESTART代表不需要重启定时器，HRTIMER_RESTART代表需要重启定时器。

最常用的接口如下：

hrtimer_init(struct hrtimer *timer, clockid_t clock_id , enum hrtimer_mode mode)
hrtimer_start(struct hrtimer *timer, ktime_t tim, const enum hrtimer_mode mode)
hrtimer_forward_now(struct hrtimer *timer,ktime_t interval)
hrtimer_cancel(struct hrtimer *timer)

hrtimer_init：初始化 struct hrtimer 结构对象。 clockid_t 是时钟的类型，种类很多，常见的有四种:

CLOCK_REALTIME：系统实时时间。
CLOCK_MONOTONIC：从系统启动时开始计时，自系统开机以来的单调递增时间
CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID：本进程到当前代码系统CPU花费的时间，包含该进程下的所有线程。
CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID：本线程到当前代码系统CPU花费的时间。

mode 是时间的模式，可以是 HRTIMER_MODE_ABS, 表示绝对时间，也可以是 HRTIMER_MODE_REL, 表示相对时间。hrtimer_start：启动定时器。 tim 是设定的到期时间， mode 和hrtimer_init中的 mode参数含义相同。hrtimer_forward_now: 修改到期时间为从现在开始之后的 interval 时间。hrtimer_cancel：取消定时器。

使用示例

单次定时

加载驱动一秒后输出“hrtimer handler”：

#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/ktime.h>
#include <linux/hrtimer.h>
static struct hrtimer timer;
static enum hrtimer_restart timer_handler(struct hrtimer *timer )
{
 printk("hrtimer handler\n");
    return HRTIMER_NORESTART;
}
static int __init my_init(void) 
{
    ktime_t tim;
    hrtimer_init(&timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
    timer.function = timer_handler;
    tim = ktime_set(1,0); //1s
    hrtimer_start(&timer,tim,HRTIMER_MODE_REL);
    return 0;
}
static void __exit my_exit(void)
{
 printk("%s enter\n", __func__);
 hrtimer_cancel(&timer);
}
module_init(my_init);
module_exit(my_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

循环定时

循环定时可以在回调函数中调用hrtimer_forward_now()重新设置定时时间，然后将返回值设置为HRTIMER_RESTART代表重启定时器，就可以做到循环定时的效果。

每隔一秒输出“hrtimer handler”：

#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/ktime.h>
#include <linux/hrtimer.h>
static struct hrtimer timer;
static enum hrtimer_restart timer_handler(struct hrtimer *timer )
{
    printk("hrtimer handler\n");
    hrtimer_forward_now(timer, ktime_set(1,0));//重新设置定时时间
    return HRTIMER_RESTART;//重启定时器
}
static int __init my_init(void) 
{
    ktime_t tim;
    hrtimer_init(&timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
    timer.function = timer_handler;
    tim = ktime_set(1,0); //1 s
    hrtimer_start(&timer,tim,HRTIMER_MODE_REL);
    return 0;
}
static void __exit my_exit(void)
{
    printk("%s enter\n", __func__);
    hrtimer_cancel(&timer);
}
module_init(my_init);
module_exit(my_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");