十二、【内核时钟】linux内核时钟
一、什么是内核时钟
操作系统的正常工作，需要硬件提供一下系统时钟，系统利用该时钟进行轮转调度、sleep....，这个时钟信号就叫内核时钟（系统节拍、滴答时钟）。系统节拍（内核时钟）频率越高，所能识别的时间刻度越精细，实时性好，但系统负担加重
内核时钟的设置，要结合处理器的性能
二、内核时钟（HZ）如何设置
make menuconfig--->System Type
三、jiffies
此变量是用于记录从内核启动到当前时刻，经历了多少个系统节拍。
jiffies在内核启动时初始化为0，然后随着系统节拍的道理，每一节拍+1.
四、内核中时间相关的函数
ssleep、msleep这两个函数会导致调度器启动，调度其他内核线程
ndelay 、udelay这两个不休眠，忙等延时。
实际应用中，忙等延时与休眠时结合使用。例如，红外接收器9ms和4.5ms的引导码检测，可以使用休眠延时；超声波模块，20us的触发信号，可以用到udelay
五、内核定时器
1、内核定时器结构体
struct timer_list {
/*
* All fields that change during normal runtime grouped to the
* same cacheline
*/
struct list_head entry;
unsigned long expires; //定时时长
struct tvec_base *base;
void (*function)(unsigned long); //超时时执行的函数
unsigned long data; //传给定时器处理函数的参数
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
};
2、定时器的初始化
（1）定义一个按键定时器
struct timer_list key_timer;
(2) 初始化
#define init_timer(timer)\
init_timer_key((timer), NULL, NULL)
例如 ：
init_timer(&key_timer);//完成其它成员的初始化，但是核心的expires 、function、data由使用者初始化
key_timer.expires =
key_timer.function = xxx_func;
key_timer.data =
3、启动内核定时器
（1）add_timer :启动定时器
void add_timer(struct timer_list *timer)
（2）mod_timer：修改定时器的超时时间，并启动定时器
int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
mod_timer()函数= del_timer(timer); timer->expires = expires; add_timer(timer);
4、删除内核定时器
一般用在驱动卸载exit函数中。
int del_timer(struct timer_list *timer)
六、使用内核定时器进行按键消抖
如图所示，是按键按下的电平信号的，按键按下之前是高电平，按下时，电平被拉低，但是在按下时，会有抖动，如上图；在释放按键时，同时也会有抖动。所以我们要使用内核定时器进行按键消抖。
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <cfg_type.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/timer.h>
struct key_gpio_t{
unsigned int gpionum;
unsigned int irq;
char irqname[20];
unsigned char keyvalue;
};
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(key_wq) ;
static bool flag = false;
static struct key_gpio_t key_gpio[]=
{
{PAD_GPIO_A+28,IRQ_GPIO_A_START+28,"KEY2_GPIOA28",2},
{PAD_GPIO_B+30,IRQ_GPIO_B_START+30,"KEY3_GPIOB30",3},
{PAD_GPIO_B+31,IRQ_GPIO_B_START+31,"KEY4_GPIOB31",4},
{PAD_GPIO_B+9,IRQ_GPIO_B_START+9, "KEY6_GPIOB9",6},
};
static char keyvalue = 0;
static struct timer_list key_timer;
/*
//用tasklet实现下半部
static void key_tasklet_func(unsigned long data)//下半部
{
//做一些对时间要求不严格的工作
printk(KERN_INFO"key_tasklet_func\n");
flag = true; //设置flag为true
wake_up_interruptible(&key_wq); //按键按下时，唤醒等待队列
}
static DECLARE_TASKLET(key_tasklet, key_tasklet_func, 0);
*/
//用工作队列实现下半部
static void key_work_func(struct work_struct *work)
{
printk(KERN_INFO"key_work_func\n");
flag = true; //设置flag为true
wake_up_interruptible(&key_wq); //按键按下时，唤醒等待队列
}
static DECLARE_WORK(key_work, key_work_func);
static ssize_t gec6818_key_read(struct file *filp, char __user * buf, size_t size, loff_t *oft)
{
int ret;
wait_event_interruptible(key_wq, flag);
flag = false; //唤醒一次队列后要复位flag的值
if(size !=1)
{
return -EINVAL;
}
ret = copy_to_user(buf, &keyvalue, sizeof(keyvalue));
if(ret != 0)
{
return (size -ret);
}
keyvalue=0;
return size;
}
static irqreturn_t gec6818_key_handler(int irq, void * dev)
{
struct key_gpio_t keytmp=*(struct key_gpio_t *)dev;
keyvalue =keytmp.keyvalue;
key_timer.data=keytmp.gpionum;
mod_timer(&key_timer, jiffies+(HZ/1000)*20); //20ms消抖，20ms后执行超时处理函数使用工作队列唤醒等待队列read键值。
return IRQ_HANDLED;
}
struct file_operations key_misc_fops=
{
.read = gec6818_key_read,
};
static struct miscdevice key_misc={
.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
.name = "key_misc",
.fops = &key_misc_fops,
};
static void key_timer_func(unsigned long arg)
{
if(!gpio_get_value(arg)) //当检测到低电平的时候调度工作队列，唤醒等待队列，read keyvalue，释放按键高电平时不唤醒，我们读的时按键按下，按键释放时不读
{
schedule_work(&key_work);
}
}
static int __init gec6818_key_init(void)
{
int ret,i;
printk(KERN_INFO"gec6818_key_init\n");
ret = misc_register(&key_misc);
if(ret < 0)
{
printk(KERN_INFO"key misc register fail.\n");
goto misc_register_err;
}
for(i=0;i<4;i++)
{
ret = request_irq(key_gpio[i].irq, gec6818_key_handler,IRQF_TRIGGER_FALLING,key_gpio[i].irqname,(void*)&key_gpio[i]);
if(ret < 0)
{
printk(KERN_INFO"request_irq fail.\n");
goto irq_request_err;
}
}
init_timer(&key_timer);
key_timer.function = key_timer_func;
return 0;
irq_request_err:
while(i--)
{
free_irq(key_gpio[i].irq,NULL);
}
misc_register_err:
return 0;
}
static void __exit gec6818_key_exit(void)
{
int i;
del_timer(&key_timer);
printk(KERN_INFO"gec6818_key_exit\n");
misc_deregister(&key_misc);
for(i=0;i<4;i++)
{
free_irq(key_gpio[i].irq,(void *)&key_gpio[i]);
}
}
module_init(gec6818_key_init);
module_exit(gec6818_key_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
main.c
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/ioctl.h>
int main()
{
int fd,ret;
char keyvalue=0;
fd = open("/dev/key_misc",O_RDWR);
if(fd<0)
{
perror("open key_misc error!");
}
while(1)
{
ret=read(fd,&keyvalue,1);
if(ret !=1)
{
perror("read error");
continue;
}
printf("keyvalue=key%d\n",keyvalue);
}
close(fd);
}
