x4412&ibox项目实战46－Linux内核延时实验

armeasy

linux的内核延时包括短延时，长延时以及休眠延时。

1.1.1    短延时

Linux内核中提供了如下3个函数分别进行纳秒、微秒和毫秒延迟。

1. void ndelay(unsigned long nsecs);
   
2. void udelay(unsigned long usecs);
   
3. void mdelay(unsigned long msecs);

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上述延迟的实现原理本质上是忙等待，它根据CPU频率进行一定次数的循环。在单片机程序中，经常见到如下的延时函数：

1. void delay(unsigned int i,j)
   
2. {
   
3.          for(i=0;i<255;i++)
   
4.                    for(j=0;j<255,j++);
   
5. }

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ndelay()、udelay()和 mdelay()函数的实现方式机理与此类似。毫秒相对内核来说已经很大了，在进行毫秒延时时，不推荐使用这种忙等待的方式延时。

1.1.2    长延时

内核中进行延迟的一个很直观的方法是比较当前的jiffies和目标jiffies（设置为当前 jiffies加上时间间隔的jiffies），直到未来的jiffies达到目标jiffies。

jiffies是一个全局变量，用来记录自系统启动以来产生的节拍的总数，它反应了系统所运行的时间。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都会增加该变量的值。一秒内时钟中断的次数等于HZ，所以jiffies一秒内增加的值也就是Hz。

   系统运行时间以秒为单位，等于jiffies/HZ。注意，jiffies类型为无符号长整型(unsigned long)，其他任何类型存放它都不正确。

将以秒为单位的时间转化为jiffies：

1. seconds * HZ

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将jiffies转化为以秒为单位的时间：

1. jiffies / HZ

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相比之下，内核中将秒转换为jiffies用的多些。

以下程序表示延时100个jiffies：

1. <span style="line-height: 1.5;">unsigned long delay = jiffies + 100;</span>
   
2. while (time_before(jiffies, delay));

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以下程序表示延时2秒：

1. unsigned long delay = jiffies + 2*HZ;
   
2. while (time _ before(jiffies, delay));

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1.1.3    休眠延时

休眠延时指在进程调用延时期间主动进入睡眠状态，CPU被其他进程使用。对于毫秒级以上的延时，推荐使用休眠延时，内核提供了以下几个函数：

1. void msleep(unsigned int millisecs);
   
2. unsigned long msleep_interruptible(unsigned int milosecs);
   
3. void ssleep(unsigned int seconds);

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1.1.4    内核延时示例

编写一个驱动模块，通过不同的延时方式，控制蜂鸣器间隔鸣叫。

在kernel/drivers/char/x4412目录下新建x4412-delay.c文件，参考代码如下：

1. #include <linux/kernel.h>
   
2. #include <linux/module.h>
   
3. #include <linux/init.h>
   
4. #include <linux/fs.h>
   
5. #include <linux/uaccess.h>
   
6. #include <linux/timer.h>
   
7. #include <linux/jiffies.h>
   
8. #include <linux/delay.h>
   
9. #include <linux/sched.h>
   
10. #include <linux/kthread.h>
    
11. #include <linux/gpio.h>
    
12. #include <plat/gpio-cfg.h>
    
13. static void x4412_beep_init(void)
    
14. {
    
15.          int ret;
    
16.          ret = gpio_request(EXYNOS4_GPD0(1), "GPD0(1)");
    
17.          if(ret)
    
18.                    printk("x4412-beep: request gpio GPD0(1) fail\n");
    
19.          s3c_gpio_setpull(EXYNOS4_GPD0(1), S3C_GPIO_PULL_UP);
    
20.          s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPD0(1), S3C_GPIO_SFN(1));
    
21.          gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 0);
    
22. }
    
23. static int thread_process(void* param)
    
24. {
    
25.          unsigned long delay;
    
26.          while(1)
    
27.          {
    
28.                    set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
    
29.                    if(kthread_should_stop())
    
30.                    {
    
31.                             printk("kernel thread should stop;file:%s;line:%d\n", __FILE__, __LINE__);
    
32.                             break;
    
33.                    }
    
34.                    //滴
    
35.                    mdelay(5*HZ);
    
36.                    gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 1);
    
37.                    mdelay(1*HZ);
    
38.                    gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 0);
    
39.                    //滴滴
    
40.                    delay = jiffies + 2*HZ;
    
41.                    while(time_before(jiffies,delay));//延时2s
    
42.                    gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 1);
    
43.                    mdelay(100);//延时100000us，即100ms
    
44.                    gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 0);
    
45.                    mdelay(100);//延时100ms
    
46.                    gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 1);
    
47.                    msleep_interruptible(100);//延时100ms
    
48.                    gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 0);
    
49.                    //滴滴滴
    
50.                    mdelay(5*HZ);
    
51.                    gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 1);
    
52.                    mdelay(100);
    
53.                    gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 0);
    
54.                    mdelay(100);
    
55.                    gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 1);
    
56.                    mdelay(100);
    
57.                    gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 0);
    
58.                    mdelay(100);
    
59.                    gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 1);
    
60.                    mdelay(100);
    
61.                    gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 0);
    
62.          }
    
63.          return 1;
    
64. }
    
65. static struct task_struct* x4412_thread = NULL;
    
66. static int __init x4412_second_init(void)
    
67. {
    
68.          int err = 0;
    
69.          x4412_beep_init();
    
70.          x4412_thread = kthread_create(thread_process, NULL, "x4412_thread");
    
71.          if(IS_ERR(x4412_thread))
    
72.          {
    
73.                    err = PTR_ERR(x4412_thread);
    
74.                    x4412_thread = NULL;
    
75.                    printk(KERN_ERR "unable to start kernel thread:%d\n", err);
    
76.                    return err;
    
77.          }
    
78.          wake_up_process(x4412_thread);
    
79.          printk("x4412 kernel thread start;file:%s;line:%d\n", __FILE__, __LINE__);
    
80.          return 0;
    
81. }
    
82. static void x4412_second_exit(void)
    
83. {
    
84.          int ret = -1;
    
85.          if(x4412_thread)
    
86.          {
    
87.                    ret = kthread_stop(x4412_thread);
    
88.                    x4412_thread = NULL;
    
89.          }
    
90.          gpio_set_value(EXYNOS4_GPD0(1), 0);
    
91.          gpio_free(EXYNOS4_GPD0(1));
    
92. }
    
93. MODULE_AUTHOR("www.9tripod.com");
    
94. MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
    
95. module_init(x4412_second_init);
    
96. module_exit(x4412_second_exit);

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       该驱动使用了多种延时方法，用于控制蜂鸣器的鸣叫间隔。

       在kernel/drivers/char/x4412/Kconfig中添加如下语句：

1. config X4412_DELAY_DRIVER
   
2.          tristate "x4412 delay driver"
   
3.          default m
   
4.          help
   
5.          compile for x4412 delay driver,y for kernel,m for module.

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       在kernel/drivers/char/x4412/Makefile中添加如下语句：

1. obj-$(CONFIG_X4412_DELAY_DRIVER) += x4412-delay.o

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       编译内核，在kernel/drivers/char/x4412目录下将会生成目标文件x4412-delay.ko。加载内核，观察蜂鸣器的现象。当卸载模块后，蜂鸣器将停止鸣叫。

      编译好的驱动模块：
x4412-delay.ko (4.01 KB, 下载次数: 4)

2014-10-14 19:19 上传

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