Linux下的hrtimer高精度定时器

Posted 2020-09-26 请给我倒杯茶

本文转载自：http://blog.csdn.net/waverider2012/article/details/38305785

hrtimer高精度定时器的interval由ktime_set(const long secs, const unsigned long nsecs)决定，可做到ns级。此处的例子为5ms interval：

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1. #include <linux/kernel.h>  
2. #include <linux/module.h>  
3. #include <linux/hrtimer.h>  
4. #include <linux/ktime.h>  
5.   
6. MODULE_LICENSE("GPL");  
7.   
8. static struct hrtimer hr_timer;  
9. static struct work_struct wq_hrtimer;    
10. static ktime_t ktime;  
11. static unsigned int interval=5000; /* unit: us */  
12. struct timespec uptimeLast;  
13.   
14. static unsigned int count=0;  
15. #define COUNT_INTERVAL 4000  
16. unsigned long long diff_tv(struct timespec start, struct timespec end) {  
17.     return (end.tv_sec-start.tv_sec)*1000000000+(end.tv_nsec-start.tv_nsec);  
18. }  
19.   
20. enum hrtimer_restart my_hrtimer_callback( struct hrtimer *timer )  
21. {  
22.     schedule_work(&wq_hrtimer);   
23.     return HRTIMER_NORESTART;  
24. }  
25.   
26. static void wq_func_hrtimer(struct work_struct *work)  
27. {   
28.     struct timespec uptime;  
29.   
30.     hr_timer.function = my_hrtimer_callback;   
31.     ktime = ktime_set( interval/1000000, (interval%1000000)*1000 );  
32.     hrtimer_start(&hr_timer, ktime, HRTIMER_MODE_REL );  
33.   
34.     /* print time every COUNT_INTERVAL*interval second*/  
35.     if(count%COUNT_INTERVAL==0)   
36.     {  
37.         do_posix_clock_monotonic_gettime(&uptime);    
38.         printk(KERN_INFO"hrtimer:%9lu sec, %9lu ns, interval_delay=%lu ns\n",   
39.             (unsigned long) uptime.tv_sec, uptime.tv_nsec,  
40.             (unsigned long)(diff_tv(uptimeLast, uptime)-interval*1000*COUNT_INTERVAL) \  
41.                 /COUNT_INTERVAL);   
42.         uptimeLast=uptime;  
43.     }  
44.     count++;  
45. }   
46.   
47. static int __init module_hrtimer_init( void )  
48. {  
49.     struct timespec uptime;   
50.       
51.     printk(KERN_INFO"HR Timer module installing\n");  
52.       
53.     hrtimer_init( &hr_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL );  
54.     
55.     ktime = ktime_set( interval/1000000, (interval%1000000)*1000 );  
56.     hr_timer.function = my_hrtimer_callback;  
57.   
58.     hrtimer_start( &hr_timer, ktime, HRTIMER_MODE_REL );  
59.   
60.     do_posix_clock_monotonic_gettime(&uptime);  
61.     uptimeLast = uptime;  
62.     printk(KERN_INFO"hrtimer:%9lu sec, %9lu ns\n", (unsigned long) uptime.tv_sec,    
63.                                         uptime.tv_nsec );   
64.   
65.     INIT_WORK(&wq_hrtimer, wq_func_hrtimer);  
66.     return 0;  
67. }  
68.   
69. static void __exit module_hrtimer_exit( void )  
70. {  
71.     int ret;  
72.   
73.     ret = hrtimer_cancel( &hr_timer );  
74.     if (ret)   
75.         printk("The timer was still in use...\n");  
76.   
77.     printk("HR Timer module uninstalling\n");  
78.     return;  
79. }  
80.   
81. module_init(module_hrtimer_init);  
82. module_exit(module_hrtimer_exit);  

 

如果在my_hrtimer_callback()里面直接返回HRTIMER_RESTART会导致立即重新进入my_hrtimer_callback()。这时shell对输入没有任何响应。

所以为了解决这个问题，创建了一个work queue，由my_hrtimer_callback() enqueue这个工作队列。在work queue的处理函数里面重启hrtimer。

但是这样带来的负面影响是进入hrtimer_callback和wq_func被调用之间有Linux系统调度引入的延迟，导致interval出现误差。经过实测，在ZC706缺省配置下，这个延迟大约是17.5us (hrtimer interval为5ms，每20秒计算一次interval误差)。

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1. [email protected]:~/nfs/hrtimer# insmod hrtimer.ko  
2. HR Timer module installing  
3. hrtimer:    2900 sec, 993366078 ns  
4. hrtimer:    2900 sec, 998395278 ns, interval_delay=369966 ns  
5. hrtimer:    2921 sec,  69525447 ns, interval_delay=17782 ns  
6. hrtimer:    2941 sec, 139764655 ns, interval_delay=17559 ns  
7. hrtimer:    2961 sec, 210029519 ns, interval_delay=17566 ns  
8. hrtimer:    2981 sec, 280465631 ns, interval_delay=17609 ns  
9. hrtimer:    3001 sec, 350677038 ns, interval_delay=17552 ns  
10. hrtimer:    3021 sec, 420625114 ns, interval_delay=17487 ns  
11. hrtimer:    3041 sec, 490744847 ns, interval_delay=17529 ns