Linux内核开发之中断与时钟[转]

资料地址：http://www.cnblogs.com/hanyan225/archive/2010/10/25/1860087.html

 定时器分为硬件和软件定时器，软件定时器最终还是要依靠硬件定时器来完成。内核在时钟中断发生后检测各定时器是否到期，到期后的定时器处理函数将作为软中断在底半部执行。实质上，时钟中断处理程序执行update_process_timers函数，该函数调用run_local_timers函数，这个函数处理TIMER_SOFTIRQ软中断，运行当前处理上到期的所有定时器。

Linux内核中定义提供了一些用于操作定时器的数据结构和函数如下：

1)timer_list:说定时器，当然要来个定时器的结构体

  struct timer_list{

     structlist_head entry;  //定时器列表

     unsigned long expires;  //定时器到期时间

      void(*function)(unsigned long) ;//定时器处理函数

     unsigned long data;   //作为参数被传入定时器处理函数

     struct timer_base_s *base;

  }

2)初始化定时器：

void init_timer(struct timer_list *timer);

经过这个初始化后，entry的next为NULL,并给base赋值

3)增加定时器：

void add_timer(struct timer_list*timer); 

该函数用于注册内核定时器，并将定时器加入到内核动态定时器链表中。

4)删除定时器：int del_timer(struct timer_list *timer);

说明：del_timer_sync是del_timer的同步版，主要在多处理器系统中使用，如果编译内核时不支持SMP,del_timer_sync和del_timer等价.

5)修改定时器：

int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned longexpires);

下边是一个使用定时器的模版：

struct xxx_dev   

{

  struct cdev cdev;

  ...

  struct timer_list xxx_timer;

};

int xxx_func1(...) //xxx驱动中某函数 

{

  struct xxx_dev *dev =filp->private_data;

    ...

 

 init_timer(&dev->xxx_timer);

  dev->xxx_timer.function =&xxx_do_handle;

  dev->xxx_timer.data =(unsigned long)dev;

  dev->xxx_timer.expires =jiffies + delay;

  

 add_timer(&dev->xxx_timer);

  ...

  return 0;

}

int xxx_func2(...)  //驱动中某函数 

{

  ...

 del_timer(&second_devp->s_timer);

  ...

}

static void xxx_do_timer(unsigned long arg) //定时器处理函数 

{

  struct xxx_device *dev = (struct xxx_device*)(arg);

    ...

    //调度定时器再执行

  dev->xxx_timer.expires =jiffies + delay;

 add_timer(&dev->xxx_timer);

}

在定时器函数中往往会在做完具体工作后，延迟expires并将定时器再次添加到内核定时器链表中，以便定时器能被再次触发。

在内核定时器中，常常少不了要说下内核延迟的事，请接着往下看：

1）短延迟：在linux内核中提供了三个函数来分别实现纳秒，微秒，毫秒延迟,原理上是忙等待，它根据CPU频率进行一定次数的循环

void ndelay(unsigned long nsecs);                

void udelay(unsigned long usecs);              

void mdelay(unsigned long msecs);

毫秒延迟已经相当大了，当然更秒延迟当然要小一些，在内核中，为了性能，最好不要用mdelay，这会耗费大量cpu资源.

void msleep(unsigned int millisecs);  

unsigned long msleep_interruptible(unsigned int millisecs);  

void ssleep(unsigned int seconds);

这三个是内核专门提供该我们用来处理毫秒以上的延迟。上述函数将使得调用它的进程睡眠参数指定的秒数，其中第二个是可以被打断的，其余的两个是不可以的。

2）长延迟:内核中进行延迟最常用的方法就是比较当前的jiffies和目标jiffies(当前的加上时间间隔的jiffies)，直到未来的jiffies达到目标jiffies。比如：

unsigned long delay = jiffies + 100; //延迟100个jiffies

while(time_before(jiffies, delay));

与time_before对应的还有一个time_after().其实就是#define time_before(a,b) time_after(b,a);

另外两个是time_after_eq(a,b)和time_before_eq(a,b)

3)睡着延迟：这显然是比忙等待好的方法，因为在未到来之前，进程会处于睡眠状态，把CPU空出来，让CPU可以做别的事情，等时间到了，调用schedule_timeout()就可以唤醒它并重新调度执行。msleep和msleep_interruptible本质上都是依靠包含了schedule_timeout的schedule_timeout_uninterruptible()和schedule_

timeout_interruptible()实现。就像下边这样：

void msleep(unsigned int msecs)  

{

    unsigned long timeout =msecs_to_jiffies(msecs) + 1;

    while(timeout)

        timeout =schedule_timeout_uninterruptible(timeout);

}

unsigned long msleep_interruptible(unsigned int msecs)

{

    unsigned long timeout =msecs_to_jiffies(msecs) + 1;

    while(timeout&& !signal_pending(current))

        timeout =schedule_timeout_interruptible(timeout);

    returnjiffies_to_msecs(timeout);

}

signed long __sched schedule_timeout_interruptible()signedlong timeout)

{

   __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);

    returnschedule_timeout(timeout);

}

signed long __sched schedule_timeout_uninterruptible()signedlong timeout)

{

   __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);

    returnschedule_timeout(timeout);

}

另外还有如下：

time_on_timeout(wait_queue_head_t *q, unsigned long timeout);

interruptible_sleep_on_timeout(wait_queue_head_t *q, unsignedlong timeout);

这两个将当前进程添加到等待队列，从而在等待队列上睡眠，当超时发生时，进程将被唤醒。

 

1)在中断分类中，我们说到了有关向量中断和非向量中断，向量中断就是入口地址不同，进不同的地址做不同的事。那非向量中断则是进同一地址，至于区分就放在了进去后用条件判断,请看下边的模板：

irq_handler()

{

    ...

    int int_src =read_int_status();   //读硬件的中断相关寄存器

    switch(int_src)  //判断中断源

    ｛

      case DEV_A:

         dev_a_handler();

         break;

      caseDEV_B:

         dev_b_handler();

         break;

     ....

     default:

         break;

   ｝

}

2)在底半部机制中，我们讲了tasklet，工作队列和软中断先来看tasklet

tasklet使用模版：

void xxx_do_tasklet(unsigned long);

DECLARE_TASKLET(XXX_tasklet, xxx_do_tasklet, 0);

void xxx_do_tasklet(unsigned long)  //中断处理底半部

{

    .....

}

irqreturn_t xxx_interrupt(int irq, void *dev_id, structpt_regs *regs)  //中断处理顶半部

{

  ...

 tasklet_schedule(&xxx_tasklet);

}

int __init xxx_init(void)  //设备驱动模块加载函数

{

  ..

  result= request_irq(xxx_irq, xxx_interrupt,SA_INTERRUPT, "XXX",NULL);  //申请中断

  ...

}

void __exit xxx_exit(void)   //设备驱动卸载模块

{

  ..

  free_irq(xxx_irq, xxx_interrupt);  //释放中断

  ..

}

工作队列模版：

 struct work_struct xxx_wq;

void xxx_do_work(unsigned long);

void xxx_do_work(unsigned long)  //中断处理底半部

{

    .....

}

irqreturn_t xxx_interrupt(int irq, void *dev_id, structpt_regs *regs)  //中断处理顶半部

{

  ...

 schedule_work(&xxx_wq);

}

int xxx_init(void)   //设备驱动模块加载函数

{

  ..

  result= request_irq(xxx_irq, xxx_interrupt,SA_INTERRUPT, "XXX",NULL);  //申请中断

  ...

  INIT_WORK(&xxx_wq, (void(*)(void *))xxx_do_work, NULL);

    ...

}

void __exit xxx_exit(void)   //设备驱动卸载模块

{

  ..

  free_irq(xxx_irq, xxx_interrupt);  //释放中断

  ..

}

3)在上节最后我还给你讲了有关中断共享的东西吧，

irqreturn_t xxx_interrupt(int irq, void *dev_id, structpt_regs *regs)  //中断处理顶半部

{

  ...

  int status = read_int_status(); //获取终端源

  if(!is_myint(dev_id, status)) //判断是否是本设备的中断

  {

     return IRQ_NONE://立即返回

  }

  ..

  return IRQ_HANDLED;

}

int __init xxx_init(void)  //设备驱动模块加载函数

{

  ..

  result= request_irq(xxx_irq, xxx_interrupt,SA_SHIRQ, "XXX",xxx_dev);  //申请共享中断

  ...

}

void __exit xxx_exit(void)   //设备驱动卸载模块

{

  ..

  free_irq(xxx_irq, xxx_interrupt);  //释放中断

  ..

}

共享中断中，我们仔细看一下其实也没什么，不是。就是在和前边中断中要修改一下中断标志，在中断处理中判断一下是否是自己本地的中断，这个我都用红色的标识出来了。