「正点原子Linux连载」第五十章Linux内核定时器实验

本帖最后由 正点原子运营官 于 2020-3-24 18:23 编辑

1）实验平台：正点原子Linux开发板
2）摘自《正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》
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第五十章Linux内核定时器实验
定时器是我们最常用到的功能，一般用来完成定时功能，本章我们就来学习一下Linux内核提供的定时器API函数，通过这些定时器API函数我们可以完成很多要求定时的应用。Linux内核也提供了短延时函数，比如微秒、纳秒、毫秒延时函数，本章我们就来学习一下这些和时间有关的功能。

50.1Linux时间管理和内核定时器简介50.1.1 内核时间管理简介学习过UCOS或FreeRTOS的同学应该知道，UCOS或FreeRTOS是需要一个硬件定时器提供系统时钟，一般使用Systick作为系统时钟源。同理，Linux要运行，也是需要一个系统时钟的，至于这个系统时钟是由哪个定时器提供的，笔者没有去研究过Linux内核，但是在Cortex-A7内核中有个通用定时器，在《Cortex-A7 Technical ReferenceManua.pdf》的“9:Generic Timer”章节有简单的讲解，关于这个通用定时器的详细内容，可以参考《ARM ArchitectureReference Manual ARMv7-A and ARMv7-R edition.pdf》的“chapter B8 The Generic Timer”章节。这个通用定时器是可选的，按照笔者学习FreeRTOS和STM32的经验，猜测Linux会将这个通用定时器作为Linux系统时钟源(前提是SOC得选配这个通用定时器)。具体是怎么做的笔者没有深入研究过，这里仅仅是猜测！不过对于我们Linux驱动编写者来说，不需要深入研究这些具体的实现，只需要掌握相应的API函数即可，除非你是内核编写者或者内核爱好者。
Linux内核中有大量的函数需要时间管理，比如周期性的调度程序、延时程序、对于我们驱动编写者来说最常用的定时器。硬件定时器提供时钟源，时钟源的频率可以设置，设置好以后就周期性的产生定时中断，系统使用定时中断来计时。中断周期性产生的频率就是系统频率，也叫做节拍率(tickrate)(有的资料也叫系统频率)，比如1000Hz，100Hz等等说的就是系统节拍率。系统节拍率是可以设置的，单位是Hz，我们在编译Linux内核的时候可以通过图形化界面设置系统节拍率，按照如下路径打开配置界面：
-> Kernel Features
-> Timer frequency ( [=y])
选中“TimeRFrequency”，打开以后如图50.1.1.1所示：



图50.1.1.1 系统节拍率设置
从图50.1.1.1可以看出，可选的系统节拍率为100Hz、200Hz、250Hz、300Hz、500Hz和1000Hz，默认情况下选择100Hz。设置好以后打开Linux内核源码根目录下的.config文件，在此文件中有如图50.1.1.2所示定义：




图50.1.1.2系统节拍率
图50.1.1.2中的CONFIG_HZ为100，Linux内核会使用CONFIG_HZ来设置自己的系统时钟。打开文件include/asm-generic/param.h，有如下内容：
示例代码50.1.1.1 include/asm-generic/param.h文件代码段
6 # undef HZ
7 # define HZ CONFIG_HZ
8 # define USER_HZ 100
9 # define clockS_PER_SEC (USER_HZ)
第7行定义了一个宏HZ，宏HZ就是CONFIG_HZ，因此HZ=100，我们后面编写Linux驱动的时候会常常用到HZ，因为HZ表示一秒的节拍数，也就是频率。
大多数初学者看到系统节拍率默认为100Hz的时候都会有疑问，怎么这么小？100Hz是可选的节拍率里面最小的。为什么不选择大一点的呢？这里就引出了一个问题：高节拍率和低节拍率的优缺点：
①、高节拍率会提高系统时间精度，如果采用100Hz的节拍率，时间精度就是10ms，采用1000Hz的话时间精度就是1ms，精度提高了10倍。高精度时钟的好处有很多，对于那些对时间要求严格的函数来说，能够以更高的精度运行，时间测量也更加准确。
②、高节拍率会带导致中断的产生更加频繁，频繁的中断会加剧系统的负担，1000Hz的100Hz的系统节拍率相比，系统要花费10倍的“精力”去处理中断。中断服务函数占用处理器的时间增加，但是现在的处理器性能都很强大，所以采用1000Hz的系统节拍率并不会增加太大的负载压力。根据自己的实际情况，选择合适的系统节拍率，本教程我们全部采用默认的100Hz系统节拍率。
Linux内核使用全局变量jIFfies来记录系统从启动以来的系统节拍数，系统启动的时候会将jiffies初始化为0，jiffies定义在文件include/linux/jiffies.h中，定义如下：
示例代码50.1.1.2 include/jiffies.h文件代码段
76extern u64 __jiffy_data jiffies_64;
77externunsignedlongvolatile __jiffy_data jiffies;
第76行，定义了一个64位的jiffies_64。
第77行，定义了一个unsignedlong类型的32位的jiffies。
jiffies_64和jiffies其实是同一个东西，jiffies_64用于64位系统，而jiffies用于32位系统。为了兼容不同的硬件，jiffies其实就是jiffies_64的低32位，jiffies_64和jiffies的结构如图50.1.1.3所示：




图50.1.1.3 jiffies_64和jiffies结构图
当我们访问jiffies的时候其实访问的是jiffies_64的低32位，使用get_jiffies_64这个函数可以获取jiffies_64的值。在32位的系统上读取jiffies的值，在64位的系统上jiffes和jiffies_64表示同一个变量，因此也可以直接读取jiffies的值。所以不管是32位的系统还是64位系统，都可以使用jiffies。
前面说了HZ表示每秒的节拍数，jiffies表示系统运行的jiffies节拍数，所以jiffies/HZ就是系统运行时间，单位为秒。不管是32位还是64位的jiffies，都有溢出的风险，溢出以后会重新从0开始计数，相当于绕回来了，因此有些资料也将这个现象也叫做绕回。假如HZ为最大值1000的时候，32位的jiffies只需要49.7天就发生了绕回，对于64为的jiffies来说大概需要5.8亿年才能绕回，因此jiffies_64的绕回忽略不计。处理32位jiffies的绕回显得尤为重要，Linux内核提供了如表50.1.1.1所示的几个API函数来处理绕回。




表50.1.1.1处理绕回的API函数
如果unkown超过known的话，time_after函数返回真，否则返回假。如果unkown没有超过known的话time_before函数返回真，否则返回假。time_after_eq函数和time_after函数类似，只是多了判断等于这个条件。同理，time_before_eq函数和time_before函数也类似。比如我们要判断某段代码执行时间有没有超时，此时就可以使用如下所示代码：
示例代码50.1.1.3 使用jiffies判断超时
1unsignedlong timeout;
2 timeout = jiffies +(2* HZ);/* 超时的时间点 */
3
4/*************************************
5 具体的代码
6 ************************************/
7
8/* 判断有没有超时 */
9if(time_before(jiffies, timeout)){
10/* 超时发生 */
11}else{
12/* 超时未发生 */
13}
timeout就是超时时间点，比如我们要判断代码执行时间是不是超过了2秒，那么超时时间点就是jiffies+(2*HZ)，如果jiffies大于timeout那就表示超时了，否则就是没有超时。第4~6行就是具体的代码段。第9行通过函数time_before来判断jiffies是否小于timeout，如果小于的话就表示没有超时。
为了方便开发，Linux内核提供了几个jiffies和ms、us、ns之间的转换函数，如表50.1.1.2所示：




表50.1.1.2 jiffies和ms、us、ns之间的转换函数
50.1.2内核定时器简介定时器是一个很常用的功能，需要周期性处理的工作都要用到定时器。Linux内核定时器采用系统时钟来实现，并不是我们在裸机篇中讲解的PIT等硬件定时器。Linux内核定时器使用很简单，只需要提供超时时间(相当于定时值)和定时处理函数即可，当超时时间到了以后设置的定时处理函数就会执行，和我们使用硬件定时器的套路一样，只是使用内核定时器不需要做一大堆的寄存器初始化工作。在使用内核定时器的时候要注意一点，内核定时器并不是周期性运行的，超时以后就会自动关闭，因此如果想要实现周期性定时，那么就需要在定时处理函数中重新开启定时器。Linux内核使用timer_list结构体表示内核定时器，timer_list定义在文件include/linux/timer.h中，定义如下(省略掉条件编译)：
示例代码50.1.2.1 timer_list结构体
struct timer_list {
struct list_head entry;
unsignedlong expires; /* 定时器超时时间，单位是节拍数 */
struct tvec_base *base;

void(*function)(unsignedlong); /* 定时处理函数 */
unsignedlong data; /* 要传递给function函数的参数 */

int slack;
};
要使用内核定时器首先要先定义一个timer_list变量，表示定时器，tiemr_list结构体的expires成员变量表示超时时间，单位为节拍数。比如我们现在需要定义一个周期为2秒的定时器，那么这个定时器的超时时间就是jiffies+(2*HZ)，因此expires=jiffies+(2*HZ)。function就是定时器超时以后的定时处理函数，我们要做的工作就放到这个函数里面，需要我们编写这个定时处理函数。
定义好定时器以后还需要通过一系列的API函数来初始化此定时器，这些函数如下：
1、init_timer函数
init_timer函数负责初始化timer_list类型变量，当我们定义了一个timer_list变量以后一定要先用init_timer初始化一下。init_timer函数原型如下：
void init_timer(struct timer_list *timer)
函数参数和返回值含义如下：
timer：要初始化定时器。
返回值：没有返回值。
2、add_timer函数
add_timer函数用于向Linux内核注册定时器，使用add_timer函数向内核注册定时器以后，定时器就会开始运行，函数原型如下：
void add_timer(struct timer_list *timer)
函数参数和返回值含义如下：
timer：要注册的定时器。
返回值：没有返回值。
3、del_timer函数
del_timer函数用于删除一个定时器，不管定时器有没有被激活，都可以使用此函数删除。在多处理器系统上，定时器可能会在其他的处理器上运行，因此在调用del_timer函数删除定时器之前要先等待其他处理器的定时处理器函数退出。del_timer函数原型如下：
int del_timer(struct timer_list * timer)
函数参数和返回值含义如下：
timer：要删除的定时器。
返回值：0，定时器还没被激活；1，定时器已经激活。
4、del_timer_sync函数
del_timer_sync函数是del_timer函数的同步版，会等待其他处理器使用完定时器再删除，del_timer_sync不能使用在中断上下文中。del_timer_sync函数原型如下所示：
int del_timer_sync(struct timer_list *timer)
函数参数和返回值含义如下：
timer：要删除的定时器。
返回值：0，定时器还没被激活；1，定时器已经激活。
5、mod_timer函数
mod_timer函数用于修改定时值，如果定时器还没有激活的话，mod_timer函数会激活定时器！函数原型如下：
int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)
函数参数和返回值含义如下：
timer：要修改超时时间(定时值)的定时器。
expires：修改后的超时时间。
返回值：0，调用mod_timer函数前定时器未被激活；1，调用mod_timer函数前定时器已被激活。
关于内核定时器常用的API函数就讲这些，内核定时器一般的使用流程如下所示：
示例代码50.1.2.2 内核定时器使用方法演示
1struct timer_list timer; /* 定义定时器 */
2
3/* 定时器回调函数 */
4void function(unsignedlong arg)
5{
6 /*
7 * 定时器处理代码
8 */
9
10 /* 如果需要定时器周期性运行的话就使用mod_timer
11 * 函数重新设置超时值并且启动定时器。
12 */
13 mod_timer(&dev->timertest, jiffies + msecs_to_jiffies(2));
14}
15
16/* 初始化函数 */
17void init(void)
18{
19 init_timer(&timer); /* 初始化定时器 */
20
21 timer.function = function; /* 设置定时处理函数 */
22 timer.expires=jffies + msecs_to_jiffies(2);/* 超时时间2秒 */
23 timer.data =(unsignedlong)&dev; /* 将设备结构体作为参数 */
24
25 add_timer(&timer); /* 启动定时器 */
26}
27
28/* 退出函数 */
29void exit(void)
30{
31 del_timer(&timer);/* 删除定时器 */
32 /* 或者使用 */
33 del_timer_sync(&timer);
34}
50.1.3 Linux内核短延时函数有时候我们需要在内核中实现短延时，尤其是在Linux驱动中。Linux内核提供了毫秒、微秒和纳秒延时函数，这三个函数如表50.1.3.1所示：




表50.1.3.1内核短延时函数
50.2硬件原理图分析本章使用通过设置一个定时器来实现周期性的闪烁LED灯，因此本章例程就使用到了一个LED灯，关于LED灯的硬件原理图参考参考8.3小节即可。
50.3实验程序编写本实验对应的例程路径为：开发板光盘->2、Linux驱动例程->12_timer。
本章实验我们使用内核定时器周期性的点亮和熄灭开发板上的LED灯，LED灯的闪烁周期由内核定时器来设置，测试应用程序可以控制内核定时器周期。
50.3.1 修改设备树文件本章实验使用到了LED灯，LED灯的设备树节点信息使用45.4.1小节创建的即可。
50.3.2 定时器驱动程序编写新建名为“12_timer”的文件夹，然后在12_timer文件夹里面创建vscode工程，工作区命名为“timer”。工程创建好以后新建timer.c文件，在timer.c里面输入如下内容：
示例代码50.3.2.1 timer.c文件代码段
1 #include <linux/types.h>
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/delay.h>
4 #include <linux/ide.h>
5 #include <linux/init.h>
6 #include <linux/module.h>
7 #include <linux/errno.h>
8 #include <linux/gpio.h>
9 #include <linux/cdev.h>
10 #include <linux/device.h>
11 #include <linux/of.h>
12 #include <linux/of_address.h>
13 #include <linux/of_gpio.h>
14 #include <linux/semaphore.h>
15 #include <linux/timer.h>
16 #include <asm/mach/map.h>
17 #include <asm/uaccess.h>
18 #include <asm/io.h>
19/***************************************************************
20 Copyright © alientek Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
21文件名 : timer.c
22作者 : 左忠凯
23版本 : V1.0
24描述 : Linux内核定时器实验
25其他 : 无
26论坛 : www.openedv.com
27日志 : 初版V1.0 2019/7/24 左忠凯创建
28 ***************************************************************/
29 #define TIMER_CNT 1 /* 设备号个数 */
30 #define TIMER_NAME "timer" /* 名字 */
31 #define CLOSE_CMD (_IO(0XEF,0x1))/* 关闭定时器 */
32 #define OPEN_CMD (_IO(0XEF,0x2))/* 打开定时器 */
33 #define SETPERIOD_CMD (_IO(0XEF,0x3))/* 设置定时器周期命令 */
34 #define LEDON 1 /* 开灯 */
35 #define LEDOFF 0 /* 关灯 */
36
37/* timer设备结构体 */
38struct timer_dev{
39 dev_t devid; /* 设备号 */
40struct cdev cdev; /* cdev */
41struct class *class; /* 类 */
42struct device *device; /* 设备 */
43int major; /* 主设备号 */
44int minor; /* 次设备号 */
45struct device_node *nd; /* 设备节点 */
46int led_gpio; /* key所使用的GPIO编号 */
47int timeperiod; /* 定时周期,单位为ms */
48struct timer_list timer; /* 定义一个定时器 */
49 spinlock_t lock; /* 定义自旋锁 */
50};
51
52struct timer_dev timerdev; /* timer设备 */
53
54/*
55 * @description : 初始化LED灯IO，open函数打开驱动的时候
56 * 初始化LED灯所使用的GPIO引脚。
57 * @param : 无
58 * @Return : 无
59 */
60staticint led_init(void)
61{
62int ret =0;
63
64 timerdev.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");
65if(timerdev.nd==NULL){
66return-EINVAL;
67}
68
69 timerdev.led_gpio = of_get_named_gpio(timerdev.nd ,"led-gpio",
0);
70if(timerdev.led_gpio <0){
71 printk("can't get ledrn");
72return-EINVAL;
73}
74
75/* 初始化led所使用的IO */
76 gpio_request(timerdev.led_gpio,"led");/* 请求IO */
77 ret = gpio_direction_output(timerdev.led_gpio,1);
78if(ret <0){
79 printk("can't set gpio!rn");
80}
81return0;
82}
83
84/*
85 * @description : 打开设备
86 * @param – inode : 传递给驱动的inode
87 * @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
88 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
89 * @return : 0 成功;其他失败
90 */
91staticint timer_open(struct inode *inode,struct file *filp)
92{
93int ret =0;
94 filp->private_data =&timerdev; /* 设置私有数据 */
95
96 timerdev.timeperiod =1000; /* 默认周期为1s */
97 ret = led_init(); /* 初始化LED IO */
98if(ret <0){
99return ret;
100}
101return0;
102}
103
104/*
105 * @description : ioctl函数，
106 * @param – filp : 要打开的设备文件(文件描述符)
107 * @param - cmd : 应用程序发送过来的命令
108 * @param - arg : 参数
109 * @return : 0 成功;其他失败
110 */
111staticlong timer_unlocked_ioctl(struct file *filp,
unsignedint cmd,unsignedlong arg)
112{
113struct timer_dev *dev =(struct timer_dev *)filp->private_data;
114int timerperiod;
115unsignedlong flags;
116
117switch(cmd){
118case CLOSE_CMD: /* 关闭定时器 */
119 del_timer_sync(&dev->timer);
120break;
121case OPEN_CMD: /* 打开定时器 */
122 spin_lock_irqsave(&dev->lock, flags);
123 timerperiod = dev->timeperiod;
124 spin_unlock_irqrestore(&dev->lock, flags);
125 mod_timer(&dev->timer, jiffies +
msecs_to_jiffies(timerperiod));
126break;
127case SETPERIOD_CMD: /* 设置定时器周期 */
128 spin_lock_irqsave(&dev->lock, flags);
129 dev->timeperiod = arg;
130 spin_unlock_irqrestore(&dev->lock, flags);
131 mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(arg));
132break;
133default:
134break;
135}
136return0;
137}
138
139/* 设备操作函数 */
140staticstruct file_operations timer_fops ={
141.owner = THIS_MODULE,
142.open = timer_open,
143.unlocked_ioctl = timer_unlocked_ioctl,
144};
145
146/* 定时器回调函数 */
147void timer_function(unsignedlong arg)
148{
149struct timer_dev *dev =(struct timer_dev *)arg;
150staticint sta =1;
151int timerperiod;
152unsignedlong flags;
153
154 sta =!sta; /* 每次都取反，实现LED灯反转 */
155 gpio_set_value(dev->led_gpio, sta);
156
157/* 重启定时器 */
158 spin_lock_irqsave(&dev->lock, flags);
159 timerperiod = dev->timeperiod;
160 spin_unlock_irqrestore(&dev->lock, flags);
161 mod_timer(&dev->timer, jiffies +
msecs_to_jiffies(dev->timeperiod));
162}
163
164/*
165 * @description : 驱动入口函数
166 * @param : 无
167 * @return : 无
168 */
169staticint __init timer_init(void)
170{
171/* 初始化自旋锁 */
172 spin_lock_init(&timerdev.lock);
173
174/* 注册字符设备驱动 */
175/* 1、创建设备号 */
176if(timerdev.major){/* 定义了设备号 */
177 timerdev.devid = MKDEV(timerdev.major,0);
178 register_chrdev_region(timerdev.devid, TIMER_CNT,
TIMER_NAME);
179}else{/* 没有定义设备号 */
180 alloc_chrdev_region(&timerdev.devid,0, TIMER_CNT,
TIMER_NAME);
181 timerdev.major = MAJOR(timerdev.devid); /* 获取主设备号 */
182 timerdev.minor = MINOR(timerdev.devid); /* 获取次设备号 */
183}
184
185/* 2、初始化cdev */
186 timerdev.cdev.owner = THIS_MODULE;
187 cdev_init(&timerdev.cdev,&timer_fops);
188
189/* 3、添加一个cdev */
190 cdev_add(&timerdev.cdev, timerdev.devid, TIMER_CNT);
191
192/* 4、创建类 */
193 timerdev.class = class_create(THIS_MODULE, TIMER_NAME);
194if(IS_ERR(timerdev.class)){
195return PTR_ERR(timerdev.class);
196}
197
198/* 5、创建设备 */
199 timerdev.device = device_create(timerdev.class,NULL,
timerdev.devid,NULL, TIMER_NAME);
200if(IS_ERR(timerdev.device)){
201return PTR_ERR(timerdev.device);
202}
203
204/* 6、初始化timer，设置定时器处理函数,还未设置周期，所有不会激活定时器 */
205 init_timer(&timerdev.timer);
206 timerdev.timer.function = timer_function;
207 timerdev.timer.data =(unsignedlong)&timerdev;
208return0;
209}
210
211/*
212 * @description : 驱动出口函数
213 * @param : 无
214 * @return : 无
215 */
216staticvoid __exit timer_exit(void)
217{
218
219 gpio_set_value(timerdev.led_gpio,1); /* 卸载驱动的时候关闭LED */
220 del_timer_sync(&timerdev.timer); /* 删除timer */
221 #if0
222 del_timer(&timerdev.tiemr);
223 #endif
224
225/* 注销字符设备驱动 */
226 cdev_del(&timerdev.cdev); /* 删除cdev */
227 unregister_chrdev_region(timerdev.devid, TIMER_CNT);
228
229 device_destroy(timerdev.class, timerdev.devid);
230 class_destroy(timerdev.class);
231}
232
233 module_init(timer_init);
234 module_exit(timer_exit);
235 MODULE_LICENSE("GPL");
236 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
第38~50行，定时器设备结构体，在48行定义了一个定时器成员变量timer。
第60~82行，LED灯初始化函数，从设备树中获取LED灯信息，然后初始化相应的IO。
第91~102行，函数timer_open，对应应用程序的open函数，应用程序调用open函数打开/dev/timer驱动文件的时候此函数就会执行。此函数设置文件私有数据为timerdev，并且初始化定时周期默认为1秒，最后调用led_init函数初始化LED所使用的IO。
第111~137行，函数timer_unlocked_ioctl，对应应用程序的ioctl函数，应用程序调用ioctl函数向驱动发送控制信息，此函数响应并执行。此函数有三个参数：filp，cmd和arg，其中filp是对应的设备文件，cmd是应用程序发送过来的命令信息，arg是应用程序发送过来的参数，在本章例程中arg参数表示定时周期。
一共有三种命令CLOSE_CMD，OPEN_CMD和SETPERIOD_CMD，这三个命令分别为关闭定时器、打开定时器、设置定时周期。这三个命令的左右如下：
CLOSE_CMD：关闭定时器命令，调用del_timer_sync函数关闭定时器。
OPEN_CMD：打开定时器命令，调用mod_timer函数打开定时器，定时周期为timerdev的timeperiod成员变量，定时周期默认是1秒。
SETPERIOD_CMD：设置定时器周期命令，参数arg就是新的定时周期，设置timerdev的timeperiod成员变量为arg所表示定时周期指。并且使用mod_timer重新打开定时器，使定时器以新的周期运行。
第140~144行，定时器驱动操作函数集timer_fops。
第147~162行，函数timer_function，定时器服务函数，此函有一个参数arg，在本例程中arg参数就是timerdev的地址，这样通过arg参数就可以访问到设备结构体。当定时周期到了以后此函数就会被调用。在此函数中将LED灯的状态取反，实现LED灯闪烁的效果。因为内核定时器不是循环的定时器，执行一次以后就结束了，因此在161行又调用了mod_timer函数重新开启定时器。
第169~209行，函数timer_init，驱动入口函数。在第205~207行初始化定时器，设置定时器的定时处理函数为timer_function，另外设置要传递给timer_function函数的参数为timerdev。在此函数中并没有调用timer_add函数来开启定时器，因此定时器默认是关闭的，除非应用程序发送打开命令。
第216~231行，驱动出口函数，在219行关闭LED，也就是卸载驱动以后LED处于熄灭状态。第220行调用del_timer_sync函数删除定时器，也可以使用del_timer函数。
50.3.3编写测试APP测试APP我们要实现的内容如下：
①、运行APP以后提示我们输入要测试的命令，输入1表示关闭定时器、输入2表示打开定时器，输入3设置定时器周期。
②、如果要设置定时器周期的话，需要让用户输入要设置的周期值，单位为毫秒。
新建名为timerApp.c的文件，然后输入如下所示内容：
示例代码50.3.2.2 timerApp.c文件代码段
1 #include "stdio.h"
2 #include "unistd.h"
3 #include "sys/types.h"
4 #include "sys/stat.h"
5 #include "fcntl.h"
6 #include "stdlib.h"
7 #include "string.h"
8 #include "linux/ioctl.h"
9/***************************************************************
10 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
11文件名 : timerApp.c
12作者 : 左忠凯
13版本 : V1.0
14描述 : 定时器测试应用程序
15 其他 : 无
16使用方法 ：./timertest /dev/timer 打开测试App
17论坛 : www.openedv.com
18日志 : 初版V1.0 2019/7/24 左忠凯创建
19 ***************************************************************/
20
21/* 命令值 */
22 #define CLOSE_CMD (_IO(0XEF,0x1))/* 关闭定时器 */
23 #define OPEN_CMD (_IO(0XEF,0x2))/* 打开定时器 */
24 #define SETPERIOD_CMD (_IO(0XEF,0x3))/* 设置定时器周期命令 */
25
26/*
27 * @description : main主程序
28 * @param - argc : argv数组元素个数
29 * @param - argv : 具体参数
30 * @return : 0 成功;其他失败
31 */
32int main(int argc,char*argv[])
33{
34 int fd, ret;
35 char*filename;
36 unsignedint cmd;
37 unsignedint arg;
38 unsignedchar str[100];
39
40 if(argc !=2){
41 printf("Error Usage!rn");
42 return-1;
43 }
44
45 filename = argv[1];
46
47 fd = open(filename, O_RDWR);
48 if(fd <0){
49 printf("Can't open file %srn", filename);
50 return-1;
51 }
52
53 while(1){
54 printf("Input CMD:");
55 ret = scanf("%d",&cmd);
56 if(ret !=1){ /* 参数输入错误 */
57 gets(str); /* 防止卡死 */
58 }
59
60 if(cmd ==1) /* 关闭LED灯 */
61 cmd = CLOSE_CMD;
62 elseif(cmd ==2) /* 打开LED灯 */
63 cmd = OPEN_CMD;
64 elseif(cmd ==3){
65 cmd = SETPERIOD_CMD; /* 设置周期值 */
66 printf("Input Timer Period:");
67 ret = scanf("%d",&arg);
68 if(ret !=1){ /* 参数输入错误 */
69 gets(str); /* 防止卡死 */
70 }
71 }
72 ioctl(fd, cmd, arg); /* 控制定时器的打开和关闭 */
73 }
74 close(fd);
75}

第22~24行，命令值。
第53~73行，while(1)循环，让用户输入要测试的命令，然后通过第72行的ioctl函数发送给驱动程序。如果是设置定时器周期命令SETPERIOD_CMD，那么ioctl函数的arg参数就是用户输入的周期值。
50.4 运行测试50.4.1 编译驱动程序和测试APP1、编译驱动程序
编写Makefile文件，本章实验的Makefile文件和第四十章实验基本一样，只是将obj-m变量的值改为timer.o，Makefile内容如下所示：
示例代码50.4.1.1 Makefile文件
1 KERNELDIR:= /home/zuozhongkai/linux/imx6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
......
4 obj-m := timer.o
......
11 clean:
12$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
第4行，设置obj-m变量的值为timer.o。
输入如下命令编译出驱动模块文件：
make-j32
编译成功以后就会生成一个名为“timer.ko”的驱动模块文件。
2、编译测试APP
输入如下命令编译测试timerApp.c这个测试程序：
arm-linux-gnueabihf-gcc timerApp.c -o timerApp
编译成功以后就会生成timerApp这个应用程序。
50.4.2 运行测试将上一小节编译出来的timer.ko和timerApp这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15目录中，重启开发板，进入到目录lib/modules/4.1.15中，输入如下命令加载timer.ko驱动模块：
depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe timer.ko //加载驱动
驱动加载成功以后如下命令来测试：
./timerApp /dev/timer
输入上述命令以后终端提示输入命令，如图50.4.2.1所示：

图50.4.2.1输入命令
输入“2”，打开定时器，此时LED灯就会以默认的1秒周期开始闪烁。在输入“3”来设置定时周期，根据提示输入要设置的周期值，如图50.4.2.2所示：

图50.4.2.2 设置周期值
输入“500”，表示设置定时器周期值为500ms，设置好以后LED灯就会以500ms为间隔，开始闪烁。最后可以通过输入“1”来关闭定时器，如果要卸载驱动的话输入如下命令即可：
rmmodtimer.ko

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