手把手教你写Linux设备驱动---定时器(一)(基于友善之臂4412开发板)

这个专题我们来说下Linux中的定时器。

在Linux内核中，有这样的一个定时器，叫做内核定时器，内核定时器用于控制某个函数，也就是定时器将要处理的函数在未来的某个特定的时间内执行。内核定时器注册的处理函数只执行一次，即不是循环执行的。

如果对延迟的精度要求不高的话，最简单的实现方法如下---忙等待：

Unsigned long  j = jiffies + jit_delay * HZ;
While(jiffies  <  j)
{

         ……
}

下面来说下具体的参数代表的含义:

jiffies：全局变量，用来记录自系统启动以来产生的节拍总数。启动时内核将该变量初始化为0；

此后每次时钟中断处理程序增加该变量的值。每一秒钟中断次数HZ，jiffies一秒内增加HZ。系统运行时间 = jiffie/HZ.

jiffies用途：计算流逝时间和时间管理

jiffies内部表示：

extern u64 jiffies_64;

extern unsigned long volatilejiffies;     //位长更系统有关32/64---->

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|

32位：497天后溢出

64位：……

在定时器中有这样一个概念，度量时间差：

时钟中断由系统的定时硬件以周期性的时间间隔产生，这个间隔说白了其实就是频率由内核根据HZ来确定，HZ是一个与体系结构无关的常数，可以配置为(50-1200),在X86平台，它的值被默认为1000 ;

定时器在内核中相关的头文件以及数据结构如下：

#include <linux/timer.h>  /*timer*/
#include <asm/uaccess.h>  /*jiffies*/

struct timer_list {
	/*
	 * All fields that change during normal runtime grouped to the
	 * same cacheline
	 */
	 //定时器可以作为链表的一个节点
	struct list_head entry;
	//定时值基于jiffies
	unsigned long expires;
	//定时器内部值
	struct tvec_base *base;
	//定时器处理函数
	void (*function)(unsigned long);
	 //定时器处理函数参数
	unsigned long data;
	int slack;
#ifdef CONFIG_TIMER_STATS
	int start_pid;
	void *start_site;
	char start_comm[16];
#endif
#ifdef CONFIG_LOCKDEP
	struct lockdep_map lockdep_map;
#endif
};

定时器最基本的使用方法可以使用下面这两个个内核提供的宏：

//初始化定时器
#define init_timer(timer)\
init_timer_key((timer), NULL, NULL)
//注册一个定时器
#define setup_timer(timer, fn, data)\
setup_timer_key((timer), NULL, NULL, (fn), (data))

还有以下两个函数:

添加一个定时器
void add_timer(struct timer_list *timer)

删除一个定时器

int del_timer(struct timer_list *timer)

那么写一个定时器的具体步骤是什么？
1、初始化内核定时器
2、设置定时器执行函数的参数(可有可无)
3、设置定时时间
4、设置定时器函数
5、启动定时器

接下来，我们结合一个简单的驱动来了解这个过程,这个驱动非常简单，就是开机后，5s钟后，开发板上的蜂鸣器就会每隔1s钟交替响。

先来看看开发板的蜂鸣器的原理图:

(1)蜂鸣器接口位于电路板的底板,看电路图可知道是高电平有效。

 (2)相对应的找到核心板的接口。由此可知，我们的蜂鸣器是GPD0_0

  接下来找数据手册，找到对应的寄存器，然后配置它就可以了。

  2、查数据手册，找到相关的寄存器，并配置

(1)找到GPD0CON,地址是0x114000A0,我们需要配置GPD0CON(0)为输出状态。也就是写0x1这个值到这个寄存器。

(2)找到GPD0DAT这个寄存器，用于配置蜂鸣器的高低电平,物理地址是0x114000A4,刚好与上一个差4个字节的偏移

我们只要对这个寄存器写1和写0，那么蜂鸣器就可以叫起来了，哈哈。是不是很简单?

整个简单的驱动代码如下：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/fb.h>
#include <linux/backlight.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/pwm.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <mach/gpio.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>
#include <linux/timer.h>  /*timer*/
#include <asm/uaccess.h>  /*jiffies*/
#include <linux/delay.h>
//设备名称
#define DEVICE_NAME				"Bell"
//设备GPIO引脚
#define BUZZER_GPIO			EXYNOS4_GPD0(0)
//定义一个定时器链表
struct timer_list timer;
static void Bell_init()
{
	//1、请求gpio，相当于注册gpio
	gpio_request(BUZZER_GPIO,DEVICE_NAME);
	//2、调用板级驱动的函数，将gpio配置成输出状态
	s3c_gpio_cfgpin(BUZZER_GPIO, S3C_GPIO_OUTPUT);
        //3、设置gpio为0，表示低电平，蜂鸣器高电平就会响
	gpio_set_value(BUZZER_GPIO,0);
}
void timer_function(unsigned long value)
{
	while(value)
	{
		//设置gpio为1，表示高电平，蜂鸣器高电平就会响
		gpio_set_value(BUZZER_GPIO,1);
		printk("BUZZER ON\n");
		mdelay(1000);
		//设置gpio为0，表示低电平，蜂鸣器高电平就会响
		gpio_set_value(BUZZER_GPIO,0);
		printk("BUZZER OFF\n");
		mdelay(1000);
	}
}
static int __init tiny4412_Bell_init(void)
{
    //bell init
    Bell_init();
    //初始化内核定时器
    init_timer(&timer);
    //给执行的函数传参
    timer.data= 1;
    //当前jiffies的值加上5秒钟之后
    timer.expires= jiffies + (5 * HZ);
    //如果超时了就执行这个函数
    timer.function= timer_function;
    //启动定时器
    add_timer(&timer);
    return 0 ;
}

static void __exit tiny4412_Bell_exit(void)
{
    //释放gpio
    gpio_free(BUZZER_GPIO);
    //删除注册的定时器
    del_timer(&timer);
}

module_init(tiny4412_Bell_init);
module_exit(tiny4412_Bell_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("YYX");
MODULE_DESCRIPTION("Exynos4 BELL Driver");

接下来，开启我们开发板串口，观察运行结果:

果然，定时器在开发板启动后的若干时间后，就周而复始的去打开和关闭我们板子上的蜂鸣器了。