1、前言
Linux内核中的定时器是一个很常用的功能，某些需要周期性处理的工作都需要用到定时器。在Linux内核中，使用定时器功能比较简单，需要提供定时器的超时时间和超时后需要执行的处理函数。
2、常用API接口
在Linux内核中使用全局变量jiffies来记录系统从启动以来的系统节拍数，当系统内核启动的时候，会将该jiffies初始化为0，该定义在kernel/include/linux/jiffies.h文件中，如下：
extern u64 __jiffy_data jiffies_64; extern unsigned long volatile __jiffy_data jiffies; #if (BITS_PER_LONG < 64) u64 get_jiffies_64(void); #else static inline u64 get_jiffies_64(void) { return (u64)jiffies; } #endif
在上面的代码中，jiffies_64与jiffies变量类似，jiffies_64用于64位的系统，而jiffies用于32位系统，Linux内核使用HZ表示每秒的节拍数，使用jiffies/HZ可以获得系统已经运行的时间，单位为秒。
/* time_is_before_jiffies(a) return true if a is before jiffies */ #define time_is_before_jiffies(a) time_after(jiffies, a) /* time_is_after_jiffies(a) return true if a is after jiffies */ #define time_is_after_jiffies(a) time_before(jiffies, a) /* time_is_before_eq_jiffies(a) return true if a is before or equal to jiffies*/ #define time_is_before_eq_jiffies(a) time_after_eq(jiffies, a) /* time_is_after_eq_jiffies(a) return true if a is after or equal to jiffies*/ #define time_is_after_eq_jiffies(a) time_before_eq(jiffies, a)
上面的四个宏可以用于与当前系统的jiffies节拍数进行比较。
/* * Convert various time units to each other: */ extern unsigned int jiffies_to_msecs(const unsigned long j); extern unsigned int jiffies_to_usecs(const unsigned long j); extern unsigned long msecs_to_jiffies(const unsigned int m); extern unsigned long usecs_to_jiffies(const unsigned int u);
Linux内核中还提供了相关的API函数用于jiffies节拍数和毫秒或者微秒之间进行转换，jiffies_to_msecs()和jiffies_to_usecs()用于将传入的jiffies转换为对应得毫秒和微秒，msecs_to_jiffies()和usecs_to_jiffies()用于将毫秒和微秒转换为jiffies节拍数。
Linux内核中使用struct timer_list结构体表示内核定时器，该结构体的定义在文件include/linux/timer.h中：
struct timer_list { /* * All fields that change during normal runtime grouped to the * same cacheline */ struct hlist_node entry; unsigned long expires; void (*function)(unsigned long); unsigned long data; u32 flags; #ifdef CONFIG_LOCKDEP struct lockdep_map lockdep_map; #endif };
结构成员介绍：
entry：链入hlist链表的元素节点；
expires：该定时器的超时时间，单位为节拍数；
function：需要定时处理的函数指针；
data：传递给function函数的参数。
接下来，简单介绍一下常用的定时器API函数接口：
#define __TIMER_INITIALIZER(_function, _expires, _data, _flags) { .entry = { .next = TIMER_ENTRY_STATIC }, .function = (_function), .expires = (_expires), .data = (_data), .flags = (_flags), __TIMER_LOCKDEP_MAP_INITIALIZER( __FILE__ ":" __stringify(__LINE__)) }
宏__TIMER_INITIALIZER用于初始化一个定时器，主要是对其内部的成员进行一系列的赋值操作。
#define TIMER_INITIALIZER(_function, _expires, _data) __TIMER_INITIALIZER((_function), (_expires), (_data), 0) #define DEFINE_TIMER(_name, _function, _expires, _data) struct timer_list _name = TIMER_INITIALIZER(_function, _expires, _data)
宏TIMER_INITIALIZER其实是__TIMER_INITIALIZER的进一步封装，DEFINE_TIMER则是定义一个名为_name的定时器，并对其完成内部成员的初始化。
void init_timer_key(struct timer_list *timer, unsigned int flags, const char *name, struct lock_class_key *key); #define __init_timer(_timer, _flags) init_timer_key((_timer), (_flags), NULL, NULL) #define init_timer(timer) __init_timer((timer), 0)
宏init_timer用于初始化传入的timer定时器，当我们定义了一个timer_list结构体，可以使用该宏进行定时器初始化。
#define __setup_timer(_timer, _fn, _data, _flags) do { __init_timer((_timer), (_flags)); (_timer)->function = (_fn); (_timer)->data = (_data); } while (0) #define setup_timer(timer, fn, data) __setup_timer((timer), (fn), (data), 0)
宏__setup_timer用于初始化定时器，并对timer_list结构体的成员进行设置，包括function函数指针、data和flag标志，而宏setup_timer则是对宏__setup_timer的进一步封装，其中flag成员设置为0。
/** * timer_pending - is a timer pending? * @timer: the timer in question * * timer_pending will tell whether a given timer is currently pending, * or not. Callers must ensure serialization wrt. other operations done * to this timer, eg. interrupt contexts, or other CPUs on SMP. * * return value: 1 if the timer is pending, 0 if not. */ static inline int timer_pending(const struct timer_list * timer) { return timer->entry.pprev != NULL; }
函数timer_pending()用于判断传入的timer定时器是否被挂起，如果返回值为1，则当前的定时器已经被挂起。
extern void add_timer(struct timer_list *timer);
当我们对定时器完成初始化，以及内部成员的赋值后，可以使用add_timer()函数向内核注册定时器，当定时器在内核注册后，便开始运行。
extern int del_timer(struct timer_list * timer); #ifdef CONFIG_SMP extern int del_timer_sync(struct timer_list *timer); #else # define del_timer_sync(t) del_timer(t) #endif
函数del_timer()用于删除内核中已经注册的定时器，在多处理器系统中，定时器可能会在其它处理器上运行，因此，在调用del_timer()函数删除定时器要先等待其它处理器的定时器处理函数退出，del_timer_sync()函数是del_timer()函数的同步版本，会等待其它处理器处理完定时处理函数再删除，del_timer_sync()不能用于中断上下文。
extern int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires);
参数：
timer：要修改超时时间的定时器结构指针；
expires：修改后的超时时间。
返回值：返回0表示定时器未被激活，返回1表示定时器已被激活。
关于定时器timer_list的常用API接口基本这些，更详细的内容可以查看文件include/linux/timer.h。
3、实例说明
接下来，将通过一个简单的实例来说明在驱动程序中如何去使用定时器struct timer_list，该实例为通过定时器去控制LED灯的点亮和熄灭，使用内核中platform_driver的框架去实现，并在对应的sysfs设备节点中导出属性文件ctrl、gpio和timer_peroid，在Linux的应用层对ctrl进行读写能实现定时器的打开和关闭，对gpio进行读，能够显示对应的GPIO号，对timer_peroid进行写能够控制定时器的周期，该文件的值以毫秒为单位。
先来看一下内核定时器的一般使用思路，如下：
#include <linux/module.h> #include <linux/init.h> #include <linux/timer.h> ... struct device_drvdata { struct timer_list timer; ... }; /* 定时器超时调用此函数 */ static void timer_function(unsigned long data) { struct device_drvdata *pdata = (struct device_drvdata *)data; /* 定时器的处理代码 */ ... /* 重新设置超时值并启动定时器 */ mod_timer(pdata->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(1000)); } static int __init device_init(void) { struct device_drvdata *pdata = kzalloc(sizeof(*pdata), GFP_KERNEL); if (!pdata) return -ENOMEM; /* 设备的其它处理代码 */ ... /* 定时器初始化 */ init_timer(&pdata->timer); /* 设置超时时间 */ pdata->timer.expires = jiffies + msecs_to_jiffies(2000); /* 设置定时器超时调用函数以及传递的参数 */ setup_timer(&pdata->timer, timer_function, (unsigned long)pdata); /* 启动定时器 */ add_timer(&pdata->timer); .... return 0; } static void __exit device_exit(void) { /* 设备的其它处理代码 */ ... /* 删除定时器 */ del_timer(&pdata->timer); ... } module_init(device_init); module_exit(device_exit);
上面的代码只是定时器的大概使用思路，也就是需要对嵌入的定时器进行初始化，然后实现定时功能函数，对其进行设置后，然后再通过add_timer()函数添加到系统中启动运行。
接下来给出实例说明的具体实现过程，如下：
首先，因为要用到GPIO口，通过设备树进行GPIO的定义，如下：
timer_led { status = "okay"; compatible = "timer-led"; //和驱动匹配的属性值 dev,name = "timer-led"; gpio-label = "timer_led_gpio"; gpios = <&msm_gpio 97 0>; //设备的GPIO引脚 };
接下来是驱动代码的实现，使用了内核中platform_driver框架，如下：
#include <linux/module.h> #include <linux/init.h> #include <linux/timer.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/platform_device.h> #include <linux/of.h> #include <linux/of_gpio.h> #include <linux/gpio.h> #include <linux/err.h> #include <linux/string.h> #include <linux/mutex.h> #define FALSE 0 #define TRUE 1 struct timer_led_drvdata { const char *dev_name; const char *gpio_label; int led_gpio; enum of_gpio_flags led_flag; struct timer_list timer; unsigned int timer_peroid; bool timer_state; bool led_state; struct mutex mutex_lock; };
static void timer_led_function(unsigned long data) { struct timer_led_drvdata *pdata = (struct timer_led_drvdata *)data; if (pdata->led_state) { gpio_set_value(pdata->led_gpio, FALSE); pdata->led_state = FALSE; } else { gpio_set_value(pdata->led_gpio, TRUE); pdata->led_state = TRUE; } mod_timer(&pdata->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(pdata->timer_peroid)); } static ssize_t ctrl_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf) { int ret; struct timer_led_drvdata *pdata = dev_get_drvdata(dev); if (pdata->timer_state) ret = snprintf(buf, PAGE_SIZE - 2, "enable"); else ret = snprintf(buf, PAGE_SIZE - 2, "disable"); buf[ret++] = ' '; buf[ret] = '