linux 内核定时器（高精度）

在实际的项目实践中，驱动的实现过程中要求我们实现较高的精度，比如Linux内核使用gpio模拟实现串口驱动，在这种驱动的实现过程中，由于没有时钟线，所以在TTL电平的模拟中他的时钟沿的变化的时间精度要求还是比较高的。此时，我们就必须使用高精度的内核定时器hrtimer来实现。

在使用高精度的内核定时器之前，我们必须首先在Linux内核配置选项中进行相关的配置，以确认自己所使用的Linux内核支持高精度的定时器，如下：

 Kernel Features  ---> 
     [*] High Resolution Timer Support     
     [*] Use local timer interrupts
 [ ] Tickless System (Dynamic Ticks) 

低分辨率定时器使用5个链表数组来组织timer_list结构，形成了著名的时间轮概念，对于高分辨率定时器，我们期望组织它们的数据结构至少具备以下条件：

• 稳定而且快速的查找能力；
• 快速地插入和删除定时器的能力；
• 排序功能；

内核的开发者考察了多种数据结构，例如基数树、哈希表等等，最终他们选择了红黑树（rbtree）来组织hrtimer，红黑树已经以库的形式存在于内核中，并被成功地使用在内存管理子系统和文件系统中，随着系统的运行，hrtimer不停地被创建和销毁，新的hrtimer按顺序被插入到红黑树中，树的最左边的节点就是最快到期的定时器，内核用一个hrtimer结构来表示一个高精度定时器：

hrtimer 的数据结构如下：

struct hrtimer {  
    struct timerqueue_node      node;  
    ktime_t             _softexpires;  
    enum hrtimer_restart        (*function)(struct hrtimer *);  
    struct hrtimer_clock_base   *base;  
    unsigned long           state;  
        ......  
};  

 

同样的，Linux内核也任然提供了一些对应API函数来方便用户的使用，常用到的函数如下。

1、hrtimer的初始化：

hrtimer_init(&vibe_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
vibe_timer.function = timer_func;

其中timer_func函数是timer的回调函数，定义如下：

static enum hrtimer_restart timer_func(struct hrtimer *timer)

2、hrtimer的启动：
  hrtimer_start(&vibe_timer, ktime_set(value / 1000, (value % 1000) * 1000000),HRTIMER_MODE_REL);

其中第二个参数用于设置超时参数。

函数定义如下static inline ktime_t ktime_set(const s64 secs, const unsigned long nsecs)

3、hrtimer的取消：

.int hrtimer_cancel(struct hrtimer *timer); 

4、hrtimer的重置

hrtimer_forward(struct hrtimer *timer, ktime_t now, ktime_t interval);该函数需要在hrtimer回调函数的结尾处使用，如下：

static enum hrtimer_restart hrtimer_handler(struct hrtimer *timer)

 {

    kt = ktime_set(1, 10);

    printk(" ------ I am in hrtimer -----\n");

    hrtimer_forward(timer, timer->base->get_time(), kt);

    return HRTIMER_RESTART;

 }