Linux设备驱动程序学习(10)-时间、延迟及延缓操作
linux延时函数
linux延时函数
Linux内核中包含了一些延时函数，他们被应用在很多情况下，用于
控制系统内部多个线程与进程执行的先后顺序，通常被用来保证数据的正
确性和及时的处理步骤。
Linux下常用的延时函数有：
1、usleep：usleep函数会让调用进程暂停指定的时间，其参数是指
定的暂停时间，以微秒为单位，当暂停时间到达后，就会激活当前的进程。
2、nanosleep：nanosleep函数的参数也是指定的暂停时间，但是精
度比usleep函数更精确，它是以纳秒为单位设定暂停时间，暂停时间到
达后，也会激活当前的进程。
3、sleep：sleep函数被用来暂停调用进程，它的参数以秒为单位，
指定了暂停时间，当暂停时间到达后，就会唤醒当前进程。
4、schedule_timeout()：schedule_timeout()函数会指定一个超时
时间，当计时器到达设定时间时，就会激活当前的进程，继续执行后续的
操作。
以上就是Linux常用的延时函数，它们可以精确控制进程执行，保证
数据的正确性和及时处理，它们为Linux内核的设计和提供了一定的便利。
你需要了解Linux设备驱动之定时与延时的区别
你需要了解Linux设备驱动之定时与延时的区别Linux通过系统硬件定时器以规律的间隔（由HZ度量）产生定时器中断，每次中断使得一个内核计数器的值jiffies累加，因此这个jiffies就记录了系统启动开始的时间流逝，然后内核据此实现软件定时器和延时。
Demo for jiffies and HZ#include unsigned long j, stamp_1, stamp_half, stamp_n; j = jiffies; /* read the current value */ stamp_1 = j + HZ; /* 1 second in the future */ stamp_half = j + HZ/2; /* half a second */ stamp_n = j + n * HZ / 1000; /* n milliseconds */内核定时器硬件时钟中断处理程序会唤起TIMER_SOFTIRQ 软中断，运行当前处理器上到期的所有内核定时器。
定时器定义/初始化在Linux内核中，TImer_list结构体的一个实例对应一个定时器：/* 当expires指定的定时器到期时间期满后，将执行funcTIon(data) */ struct TImer_list { unsigned long expires; /*定时器到期时间*/ void (*function)(unsigned long); /* 定时器处理函数*/ unsigned long data; /* function的参数*/ ... }; /* 定义*/ struct timer_list my_timer; /* 初始化函数*/ void init_timer(struct timer_list * timer); /* 初始化宏*/ TIMER_INITIALIZER(_function, _expires, _data) /* 定义并初始化宏*/ DEFINE_TIMER(_name, _function, _expires, _data)定时器添加/移除/* 注册内核定时器，将定时器加入到内核动态定时器链表中*/ void add_timer(struct timer_list * timer); /* del_timer_sync()是del_timer()的同步版，在删除一个定时器时需等待其被处理完，因此该函数的调用不能发生在中断上下文*/ void del_timer(struct timer_list * timer); void del_timer_sync(struct timer_list * timer);定时时间修改int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires);。
嵌入式汇编延时指令
嵌入式汇编延时指令
在嵌入式汇编中，延时通常用于控制程序的执行速度或等待某些事件发生。
以下是一些常见的延时指令：NOP (No Operation)：这是一个空操作，它不会对任何数据进行操作。
它在一些情况下可以用于产生微小的延时。
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NOP
DELAY：这是一个自定义的延时指令，具体的延时时间取决于你的硬件和编译器。
它通常会执行一系列的NOP或其他无操作指令来产生延时。
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DELAY
HLT (Halt)：这会导致处理器暂停执行，直到收到一个中断。
它可以用于产生更长的延时，但会消耗CPU时间。
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HLT
WAIT：这个指令会使程序暂停执行，直到某个条件满足。
它通常与中断或某个特定的状态寄存器一起使用。
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WAIT
循环：通过循环执行某些指令可以产生延时。
例如，你可以循环执行NOP或其他无操作指令来产生延时。
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LOOP: NOP
...
...
JMP LOOP
请注意，这些只是常见的延时指令，具体的实现可能会根据你使用的硬件和编译器有所不同。
在实际应用中，你可能需要根据你的特定需求和硬件平台来调整这些指令。
linux驱动开发知识点总结
linux驱动开发知识点总结Linux驱动开发是指在Linux操作系统下开发和编写设备驱动程序的过程。
Linux作为一种开源操作系统，具有广泛的应用领域，因此对于驱动开发的需求也非常重要。
本文将从驱动程序的概念、驱动开发的基本步骤、常用的驱动类型以及驱动开发的注意事项等方面进行总结。
一、驱动程序的概念驱动程序是指控制计算机硬件和软件之间通信和交互的程序。
在Linux系统中，驱动程序负责与硬件设备进行交互，实现对硬件的控制和管理。
二、驱动开发的基本步骤1. 确定驱动的类型：驱动程序可以分为字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动等。
根据具体的硬件设备类型和需求，选择合适的驱动类型。
2. 编写设备注册函数：设备注册函数用于向系统注册设备，使系统能够识别和管理该设备。
3. 实现设备的打开、关闭和读写操作：根据设备的具体功能和使用方式，编写设备的打开、关闭和读写操作函数。
4. 实现设备的中断处理：如果设备需要进行中断处理，可以编写中断处理函数来处理设备的中断请求。
5. 编写设备的控制函数：根据设备的需求，编写相应的控制函数来实现对设备的控制和配置。
6. 编译和安装驱动程序：将编写好的驱动程序进行编译，并将生成的驱动模块安装到系统中。
三、常用的驱动类型1. 字符设备驱动：用于控制字符设备，如串口、打印机等。
字符设备驱动以字符流的方式进行数据传输。
2. 块设备驱动：用于控制块设备，如硬盘、U盘等。
块设备驱动以块为单位进行数据传输。
3. 网络设备驱动：用于控制网络设备，如网卡。
网络设备驱动实现了数据包的收发和网络协议的处理。
4. 触摸屏驱动：用于控制触摸屏设备，实现触摸操作的识别和处理。
5. 显示驱动：用于控制显示设备，实现图像的显示和刷新。
四、驱动开发的注意事项1. 熟悉硬件设备的规格和寄存器的使用方法，了解硬件设备的工作原理。
2. 确保驱动程序的稳定性和可靠性，避免出现系统崩溃或死机等问题。
3. 对于需要频繁访问的设备，要考虑性能问题，尽量减少对硬件的访问次数。
Linux驱动技术关键之一：内核定时器与延迟工作
Linux驱动技术关键之一：内核定时器与延迟工作内核定时器软件上的定时器最终要依靠硬件时钟来实现，简单的说，内核会在时钟中断发生后检测各个注册到内核的定时器是否到期，如果到期，就回调相应的注册函数，将其作为中断底半部来执行。
实际上，时钟中断处理程序会触发TIMER_SOFTIRQ软中断，运行当前处理器上到期的所有定时器。
设备驱动程序如要获得时间信息以及需要定时服务，都可以使用内核定时器。
jiffies要说内核定时器，首先就得说说内核中关于时间的一个重要的概念:jiffies变量，作为内核时钟的基础，jiffies每隔一个固定的时间就会增加1,称为增加一个节拍，这个固定间隔由定时器中断来实现，每秒中产生多少个定时器中断，由在中定义的HZ宏来确定，如此，可以通过jiffies获取一段时间，比如jiffies/HZ表示自系统启动的秒数。
下两秒就是(jiffies/HZ+2),内核中用jiffies来计时，秒转换成的jiffies:seconds*HZ，所以以jiffiy为单位，以当前时刻为基准计时2秒:(jiffies/HZ+2)*HZ=jiffies+2*HZ如果要获取当前时间，可以使用do_getTImeofday()，该函数填充一个struct TImeval结构，有着接近微妙的分辨率。
//kernel/TIme/timekeeping.c 473 /** 474 * do_gettimeofday - Returns the time of day in a timeval 475 * @tv: pointer to the timeval to be set 476 * 477 * NOTE: Users should be converted to using getnstimeofday() 478 */ 479 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)驱动程序为了让硬件有足够的时间完成一些任务，常常需要将特定的代码延后一段时间来执行，根据延时的长短，内核开发中使用长延时和短延时两个概念。
linuxsleep命令参数及用法详解（linux休眠延迟执行命令）
linuxsleep命令参数及⽤法详解（linux休眠延迟执⾏命令）使⽤权限 : 所有使⽤者使⽤⽅式 : sleep [--help] [--version] number[smhd]说明 : sleep 可以⽤来将⽬前动作延迟⼀段时间参数说明 :--help : 显⽰辅助讯息--version : 显⽰版本编号number : 时间长度，后⾯可接 s、m、h 或 d其中 s 为秒，m 为分钟，h 为⼩时，d 为⽇数例⼦ :显⽰⽬前时间后延迟 1 分钟，之后再次显⽰时间 :date;sleep 1m;date这个命令更多应⽤于shell脚本编程⾥和程序⾥如下⾯的⼀段程序：应⽤程序：复制代码代码如下:#include <syswait.h>usleep(n) //n微秒Sleep（n）//n毫秒sleep（n）//n秒驱动程序：#include <linux/delay.h>mdelay(n) //milliseconds 其实现#ifdef notdef#define mdelay(n) (\{unsigned long msec=(n); while (msec--) udelay(1000);})#else#define mdelay(n) (\(__builtin_constant_p(n) && (n)<=MAX_UDELAY_MS) ? udelay((n)*1000) : \({unsigned long msec=(n); while (msec--) udelay(1000);}))#endif调⽤asm/delay.h的udelay,udelay应该是纳秒级的延时Dos:sleep(1); //停留1秒delay(100); //停留100毫秒Windows:Sleep(100); //停留100毫秒Linux:sleep(1); //停留1秒usleep(1000); //停留1毫秒每⼀个平台不太⼀样,最好⾃⼰定义⼀套跨平台的宏进⾏控制秒还是微秒？关于延时函数sleep()因为要写⼀段代码，需要⽤到sleep（）函数，在我印象中，sleep(10)好像是休眠10微秒，结果却是休眠了10秒（在Linux 下）。
linux系统delay函数 -回复
linux系统delay函数-回复Linux系统中的delay函数旨在实现程序在一定时间内停止执行。
它广泛应用于各种领域，如实时系统、嵌入式系统和网络通信等。
本文将从原理、使用方式以及一些常见问题等方面进行解答，以帮助读者更好地理解和使用delay函数。
一、delay函数的原理delay函数在Linux系统中是由内核提供的一个软件延迟函数。
具体原理是利用循环进行空操作，即不做任何有意义的工作，从而使程序暂停一段时间。
延迟的时间是通过计算循环次数来实现的。
二、使用delay函数1. 头文件引入：使用delay函数前，需要引入头文件<unistd.h>。
2. 函数原型：delay函数的原型为：void delay(unsigned int milliseconds)。
3. 延迟时间设置：参数milliseconds表示需要延迟的毫秒数。
可以根据实际需求进行设置。
4. 调用delay函数：在需要延迟的地方调用delay函数即可。
三、delay函数使用示例下面通过一个简单的示例来演示delay函数的使用方式。
c#include <unistd.h>int main() {延迟500毫秒delay(500);其他操作...return 0;}在上述示例中，程序将会在delay函数的调用处暂停500毫秒，然后继续执行其他操作。
四、delay函数的注意事项1. 精度问题：由于delay函数是通过循环次数来实现延迟的，所以实际延迟的时间可能会和参数设置有一定的误差。
因此，在对延迟时间要求较高的场景中，建议使用更精确的方法。
2. CPU占用：delay函数是通过循环来实现延迟的，因此在延迟期间会占用CPU资源。
如果需要长时间延迟或者需要同时进行其他计算密集型任务，可能会导致系统性能下降。
3. 不适用于实时场景：由于Linux系统的多任务调度机制，delay函数无法保证实时性。
如果需要在实时场景中进行精确的延迟控制，建议使用专门的实时延迟函数。
LINUX设备驱动开发详解
LINUX设备驱动开发详解概述LINUX设备驱动开发是一项非常重要的任务，它使得硬件设备能够与操作系统进行有效地交互。
本文将详细介绍LINUX设备驱动开发的基本概念、流程和常用工具，帮助读者了解设备驱动开发的要点和技巧。
设备驱动的基本概念设备驱动是连接硬件设备和操作系统的桥梁，它负责处理硬件设备的输入和输出，并提供相应的接口供操作系统调用。
设备驱动一般由设备驱动程序和设备配置信息组成。
设备驱动程序是编写解决设备驱动的代码，它负责完成设备初始化、IO操作、中断处理、设备状态管理等任务。
设备驱动程序一般由C语言编写，使用Linux内核提供的API函数进行开发。
设备配置信息是定义硬件设备的相关参数和寄存器配置的文件，它告诉操作系统如何与硬件设备进行交互。
设备配置信息一般以设备树或者直接编码在设备驱动程序中。
设备驱动的开发流程设备驱动的开发流程包括设备初始化、设备注册、设备操作函数编写和设备驱动注册等几个主要步骤。
下面将详细介绍这些步骤。
设备初始化设备初始化是设备驱动开发的第一步，它包括硬件初始化和内存分配两个主要任务。
硬件初始化是对硬件设备进行基本的初始化工作，包括寄存器配置、中断初始化等。
通过操作设备的寄存器，将设备设置为所需的状态。
内存分配是为设备驱动程序分配内存空间以便于执行。
在设备初始化阶段，通常需要为设备驱动程序分配一块连续的物理内存空间。
设备注册设备注册是将设备驱动程序与设备对象进行关联的过程，它使得操作系统能够正确地管理设备。
设备注册包括设备号分配、设备文件创建等操作。
设备号是设备在系统中的唯一标识符，通过设备号可以找到设备对象对应的设备驱动程序。
设备号分配通常由操作系统负责，设备驱动程序通过注册函数来获取设备号。
设备文件是用户通过应用程序访问设备的接口，它是操作系统中的一个特殊文件。
设备文件的创建需要通过设备号和驱动程序的注册函数来完成。
设备操作函数编写设备操作函数是设备驱动程序的核心部分，它包括设备打开、设备关闭、读和写等操作。
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Linux设备驱动程序学习（10）-时间、延迟及延缓操作Linux设备驱动程序学习（10）-时间、延迟及延缓操作度量时间差时钟中断由系统定时硬件以周期性的间隔产生，这个间隔由内核根据HZ 值来设定，HZ 是一个体系依赖的值，在<linux/param.h>中定义或该文件包含的某个子平台相关文件中。
作为通用的规则，即便如果知道HZ 的值，在编程时应当不依赖这个特定值，而始终使用HZ。
对于当前版本，我们应完全信任内核开发者，他们已经选择了最适合的HZ值，最好保持HZ 的默认值。
对用户空间，内核HZ几乎完全隐藏，用户HZ 始终扩展为100。
当用户空间程序包含param.h，且每个报告给用户空间的计数器都做了相应转换。
对用户来说确切的HZ 值只能通过/proc/interrupts 获得：/proc/interrup ts 的计数值除以/proc/uptime 中报告的系统运行时间。
对于ARM体系结构：在<linux/param.h>文件中的定义如下：也就是说：HZ 由__KERNEL__和CONFIG_HZ决定。
若未定义__KERNEL__，H Z为100；否则为CONFIG_H Z。
而CONFIG_HZ是在内核的根目录的.config文件中定义，并没有在make menuconfig的配置选项中出现。
Linux的\arch\arm\configs\s3c2410_defconfig文件中的定义为：所以正常情况下s3c24x0的HZ为200。
这一数值在后面的实验中可以证实。
每次发生一个时钟中断，内核内部计数器的值就加一。
这个计数器在系统启动时初始化为0，因此它代表本次系统启动以来的时钟嘀哒数。
这个计数器是一个64-位变量( 即便在32-位的体系上)并且称为“jiffies_64”。
但是驱动通常访问jiffies 变量（unsigned long）（根据体系结构的不同：可能是jiffies_64 ，可能是jiffies_64 的低32位）。
使用jiffies 是首选，因为它访问更快，且无需在所有的体系上实现原子地访问64-位的jiffies_64 值。
使用jiffies 计数器这个计数器和用来读取它的工具函数包含在<linux/jiffies.h>，通常只需包含<linux/sched.h>，它会自动放入jiffi es.h 。
jiffies 和jiffies_64 必须被当作只读变量。
当需要记录当前jiffies 值（被声明为volatile 避免编译器优化内存读）时，可以简单地访问这个unsigned long 变量，如：以下是一些简单的工具宏及其定义：用户空间的时间表述法（struct timeval 和struct timespec ）与内核表述法的转换函数：访问jiffies_64 对于32-位处理器不是原子的，这意味着如果这个变量在你正在读取它们时被更新你可能读到错误的值。
若需要访问jiffies_64，内核有一个特别的辅助函数，为你完成适当的锁定:处理器特定的寄存器若需测量非常短时间间隔或需非常高的精度，可以借助平台依赖的资源。
许多现代处理器包含一个随时钟周期不断递增的计数寄存器，他是进行高精度的时间管理任务唯一可靠的方法。
最有名的计数器寄存器是TSC ( timestamp counter), 在x86 的Pentium 处理器开始引入并在之后所有的CPU 中出现（包括x86_64 平台）。
它是一个64-位寄存器，计数 CPU 的时钟周期，可从内核和用户空间读取。
在包含了<asm/msr.h> (一个 x86-特定的头文件, 它的名子代表"machine-specific registers")的代码中可使用这些宏:一些其他的平台提供相似的功能, 并且内核头文件提供一个体系无关的功能用来代替rdtsc，称get_cycles（定义在<asm/timex.h>( 由<linux/timex.h> 包含)），原型如下:获取当前时间驱动一般无需知道时钟时间（用年月日、小时、分钟、秒来表达的时间），只对用户程序才需要,如cron 和syslogd。
内核提供了一个将时钟时间转变为秒数值的函数：为了处理绝对时间, <linux/time.h> 导出了d o_gettimeofday 函数，它填充一个指向struct timeval 的指针变量。
绝对时间也可来自xtime 变量，一个struct timespec 值，为了原子地访问它，内核提供了函数current_kernel_time。
它们的精确度由硬件决定，原型是:以上两个函数在ARM平台都是通过xtime 变量得到数据的。
全局变量xtime：它是一个timeval结构类型的变量，用来表示当前时间距UNIX时间基准1970－01－01 00：00：00的相对秒数值。
结构timeval是Linux内核表示时间的一种格式（L inux内核对时间的表示有多种格式，每种格式都有不同的时间精度），其时间精度是微秒。
该结构是内核表示时间时最常用的一种格式，它定义在头文件include/linux/time.h中，如下所示：struct timeval {time_t tv_sec; /* seconds */suseconds_t tv_usec; /* micr oseconds */};其中，成员tv_sec表示当前时间距UNIX时间基准的秒数值，而成员tv_usec则表示一秒之内的微秒值，且1000000>tv_usec>＝0。
Linux内核通过timeval结构类型的全局变量xtime来维持当前时间，该变量定义在kernel/timer.c文件中，如下所示：/* The current time */volatile struct timeval xtime __attribute__ ((aligned (16)));但是，全局变量xtime所维持的当前时间通常是供用户来检索和设置的，而其他内核模块通常很少使用它（其他内核模块用得最多的是j iffies），因此对xtime的更新并不是一项紧迫的任务，所以这一工作通常被延迟到时钟中断的底半部（bottom half）中来进行。
由于bottom half的执行时间带有不确定性，因此为了记住内核上一次更新xtime是什么时候，Linux内核定义了一个类似于jiffies的全局变量wall_jiffies，来保存内核上一次更新xtime 时的jiffies值。
时钟中断的底半部分每一次更新xtime的时侯都会将wall_jiffies更新为当时的jiffies值。
全局变量wall_jiffies定义在kernel/timer.c文件中：/* jiffies at the most recent update of wall time */unsigned long wall_jiffies;原文网址：/freedom1013/archive/2007/03/13/1528310.aspx延迟执行设备驱动常常需要延后一段时间执行一个特定片段的代码, 常常允许硬件完成某个任务.长延迟有时，驱动需要延后执行相对长时间，长于一个时钟嘀哒。
忙等待(尽量别用)若想延迟执行若干个时钟嘀哒，精度要求不高。
最容易的( 尽管不推荐) 实现是一个监视jiffy 计数器的循环。
这种忙等待实现的代码如下:对cpu_relex 的调用将以体系相关的方式执行，在许多系统中它根本不做任何事，这个方法应当明确地避免。
对于ARM体系来说：也就是说在ARM上运行忙等待相当于：这种忙等待严重地降低了系统性能。
如果未配置内核为抢占式, 这个循环在延时期间完全锁住了处理器，计算机直到时间j1 到时会完全死掉。
如果运行一个可抢占的内核时会改善一点，但是忙等待在可抢占系统中仍然是浪费资源的。
更糟的是, 当进入循环时如果中断碰巧被禁止, jiffies 将不会被更新, 并且while 条件永远保持真，运行一个抢占的内核也不会有帮助, 唯一的解决方法是重启。
让出处理器忙等待加重了系统负载，必须找出一个更好的技术：不需要CPU时释放CPU 。
这可通过调用schedule函数实现（在 <linux/sched.h> 中声明）:在计算机空闲时运行空闲任务（进程号0, 由于历史原因也称为swapper）可减轻处理器工作负载、降低温度、增加寿命。
超时实现延迟的最好方法应该是让内核为我们完成相应的工作。
（1）若驱动使用一个等待队列来等待某些其他事件,并想确保它在一个特定时间段内运行，可使用：（2）为了实现进程在超时到期时被唤醒而又不等待特定事件（避免声明和使用一个多余的等待队列头），内核提供了schedule_timeout 函数:短延迟当一个设备驱动需要处理硬件的延迟（latency潜伏期）, 涉及到的延时通常最多几个毫秒，在这个情况下, 不应依靠时钟嘀哒，而是内核函数ndelay, udelay 和mdelay ，他们分别延后执行指定的纳秒数, 微秒数或者毫秒数，定义在<asm/delay.h>,原型如下:重要的是记住这 3 个延时函数是忙等待; 其他任务在时间流失时不能运行。
每个体系都实现udelay, 但是其他的函数可能未定义; 如果它们没有定义,<linux/delay.h> 提供一个缺省的基于udelay 的版本。
在所有的情况中, 获得的延时至少是要求的值, 但可能更多。
udelay 的实现使用一个软件循环, 它基于在启动时计算的处理器速度和使用整数变量loos_per_jiffy确定循环次数。
为避免在循环计算中整数溢出, 传递给udelay 和ndelay的值有一个上限，如果你的模块无法加载和显示一个未解决的符号：__bad_udelay, 这意味着你调用udleay时使用太大的参数。
作为一个通用的规则：若试图延时几千纳秒, 应使用udelay 而不是ndelay; 类似地, 毫秒规模的延时应当使用md elay 完成而不是一个更细粒度的函数。
有另一个方法获得毫秒(和更长)延时而不用涉及到忙等待的方法是使用以下函数（在<linux/delay.h> 中声明）:若能够容忍比请求的更长的延时，应使用schedule_timeout, msleep 或ssleep。
内核定时器当需要调度一个以后发生的动作, 而在到达该时间点时不阻塞当前进程, 则可使用内核定时器。
内核定时器用来调度一个函数在将来一个特定的时间（基于时钟嘀哒）执行，从而可完成各类任务。