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隨著Linux操作系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，Linux驅(qū)動程序已成為許多系統(tǒng)集成和嵌入式設(shè)備的重要部分。在編寫Linux驅(qū)動程序時，延時函數(shù)是一個非常重要的工具。本文將討論Linux驅(qū)動中延遲函數(shù)的基本概念和它的應(yīng)用。
什么是延時函數(shù)？
延時函數(shù)是一種使程序等待指定時間的技術(shù)。在Linux驅(qū)動中，延時函數(shù)是用來防止驅(qū)動程序過快地訪問硬件，確保硬件操作不會出錯。
Linux內(nèi)核中常用的延時函數(shù)有兩種：
1. udelay()
2. mdelay()
這兩個函數(shù)的定義均在頭文件“l(fā)inux/delay.h”中。其中，udelay()函數(shù)用于微秒級別的延遲，而mdelay()函數(shù)則用于毫秒級別的延遲。
延時函數(shù)的原理
Linux內(nèi)核中的延時函數(shù)使用的是定時器。具體來說，它們都使用了內(nèi)核中的一個精度較高的定時器——jiffies計時器。
jiffies計時器是內(nèi)核中用于計算時間、延時等操作的一個計時器。其計時單位為系統(tǒng)時鐘周期，即一般為10毫秒。
當調(diào)用udelay()函數(shù)時，內(nèi)核會計算出需要的延時時間所需要的jiffies數(shù)量，并在內(nèi)核的定時器中注冊一個回調(diào)函數(shù)，當定時器計時器到達所需時間后，回調(diào)函數(shù)會被調(diào)用并執(zhí)行內(nèi)核中需要執(zhí)行的工作。在此期間，系統(tǒng)可以執(zhí)行其他的操作。
對于mdelay()函數(shù)也是類似的，不同之處在于計算所需jiffies的數(shù)量時需要乘以1000。
延時函數(shù)的應(yīng)用
在Linux驅(qū)動中，經(jīng)常需要使用延時函數(shù)。因為訪問外設(shè)時，需要等待一定時間以確保外設(shè)響應(yīng)正確。
以LED驅(qū)動為例，在軟件中控制LED亮起或熄滅時，需要提供一定的亮度和熄滅時間。如果沒有這個時間，LED就會頻繁閃爍，從而降低了其可用性。
在以下示例中，我們使用延時函數(shù)來實現(xiàn)LED的平滑亮滅效果。
“`c
#include
#include
#define LED_PIN 4
#define SLEEP_TIME 50 //50毫秒
int init_module(void) {
gpio_request(LED_PIN, “l(fā)ed”);
while (1) {
gpio_set_value(LED_PIN, 1);
mdelay(SLEEP_TIME);
gpio_set_value(LED_PIN, 0);
mdelay(SLEEP_TIME);
}
return 0;
}
void cleanup_module(void) {
gpio_free(LED_PIN);
}
“`
上述示例中，我們首先設(shè)置一個LED_PIN，然后在初始化模塊時對GPIO進行請求。隨后，在一個循環(huán)中，我們將LED_PIN設(shè)置為高電平（即點亮LED），延遲50毫秒，然后將LED_PIN設(shè)置為低電平（即關(guān)閉LED），并再次等待50毫秒。
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DS1337的驅(qū)動程序設(shè)計
對DS1337時鐘信息的設(shè)置和讀取，以及對鬧鐘的設(shè)置都需要編寫軟件來實現(xiàn)。本系統(tǒng)運行在Linux操作系統(tǒng)下，DS1337作為系統(tǒng)的一個硬件設(shè)備，系統(tǒng)對它的操作都是通過Linux操作系統(tǒng)內(nèi)的驅(qū)動程序來完成的。
在Linux系統(tǒng)中，設(shè)備分為字符設(shè)備和塊設(shè)大瞎備兩種源態(tài)。DS1337屬于字符設(shè)備，用戶模式的程序?qū)@類設(shè)備可以像對普通文件一樣對它進行操作，因而字符設(shè)備類的驅(qū)動程序至少要實現(xiàn)Open()，Close()，Read()和Write()四個系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)。這四個系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)是內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)file_operations內(nèi)部各項的其中四項。另外，一個設(shè)備驅(qū)動程序還和兩個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有關(guān)，它們是inode結(jié)構(gòu)和file結(jié)構(gòu)。但直接相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是file_operations。編寫一個Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序并對它進行測試主要有以下步驟：
(1)編寫各個文件操作函數(shù)，即Open()，Close()，Read()，Write()等系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)；
(2)聲明file_operations結(jié)構(gòu)，給結(jié)構(gòu)成員賦值；
(3)編寫初始化函數(shù)和清除函數(shù)，并用兩個宏module_init和module_exit定義這兩個函數(shù)；
(4)創(chuàng)建一個字符設(shè)備入口點，即使用mknod/dev/ds1337cxxx0命令來建立設(shè)備文件節(jié)點其中，c代表字符設(shè)備，如果是塊設(shè)備，這個位置應(yīng)該是b；參數(shù)xxx代表該設(shè)備的主設(shè)備號，0代表該設(shè)備的次設(shè)備號；
(5)編寫測試應(yīng)用程序；
(6)使用inodds1337.o命令加載驅(qū)動程序；
(7)運行測試程序?qū)︱?qū)動程序進行測試；
(8)使用rmmodds1337.o命令卸載驅(qū)動程序；
實際上，在測試過程中，如果發(fā)現(xiàn)有問題，還要再修改各個文件操作函數(shù)，然后再從第1步重新開始上面的過程，直到最后形成最終的完善的驅(qū)動程序。
DS1337的IC總線上的數(shù)據(jù)傳輸速率在標準模式下是100Kbit，在高速模式下為400Kbit。對于IC總線上的START條件和STOP條件以及數(shù)據(jù)位的傳輸時序，由于在EP9315中沒有更多的硬件控制電路，因此需要編程實現(xiàn)。需要注意的是，在IC總線上，數(shù)據(jù)的變化發(fā)生在SCL信號線為低電平的時刻；在SCL信號為高電平時，數(shù)據(jù)線SDA上的數(shù)據(jù)信號雹仿源應(yīng)該保持穩(wěn)定。START條件是在SCL信號為高電平時，SDA產(chǎn)生一個由高變低的電平變化，此后開始一個數(shù)據(jù)傳輸過程。
STOP條件是在SCL信號為高電平時，SDA產(chǎn)生一個由低變高的電平變化，并在之后的幾個時鐘周期總線被釋放，變成“閑”狀態(tài)。在Linux系統(tǒng)中，可以利用短延時函數(shù)udelay(unsignedlongusecs)來實現(xiàn)IC總線上的延時功能。具體的驅(qū)動程序在此不再給出。
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