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TA的每日心情

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[LV.1]初来乍到

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[原创经验] eCos嘀嗒定时器

发表于 2013-4-30 16:02:22 |显示全部楼层

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本帖最后由 weddedbonze 于 2013-5-1 18:35 编辑

郑明督<mingdu <dot> zheng <at> gmail.com>

最后修改：2013-04-30

最新版本：DocBook XML、 HTML、 CHM、 PDF

目录
1. 概述
2. 配置项
3. 内核函数
4. HAL代码
5. 内核代码
6. 计数器溢出
1. 概述
嘀嗒定时器（Tick）是操作系统的核心部件之一，操作系统使用嘀嗒定时器实现时间片轮、延时、超时判断等特性。本文介绍eCos系统中的嘀嗒定时器的使用和实现，以及需要考虑的一些问题。
嘀嗒定时器在eCos中称做RealTimeClock（RTC），一般情况下，RTC是指提供年月日时分秒的实时时钟，在eCos中RTC表示嘀嗒定时器，WallClock（挂钟）才是指提供年月日时分秒的实时时钟，为什么是这样？
通常使用定时器模块为系统提供嘀嗒定时服务，Cortex-M提供了专用的SysTick定时器。
嘀嗒定时器与硬件相关的代码是由HAL提供的，与硬件无关的代码由内核的clock.cxx提供，ISR和DSR也是由clock.cxx提供的。

2. 配置项
共有3个配置项与嘀嗒定时器有关，分别是：Real-time clock numerator（CYGNUM_HAL_RTC_NUMERATOR）、 Real-time clock denominator（CYGNUM_HAL_RTC_DENOMINATOR）、Real-time clock period（CYGNUM_HAL_RTC_PERIOD），这3个配置项通常在平台层HAL或变体层HAL定义。
CYGNUM_HAL_RTC_NUMERATOR和CYGNUM_HAL_RTC_DENOMINATOR定义嘀嗒定时器中断间隔时间，中断间隔时间 =CYGNUM_HAL_RTC_NUMERATOR / CYGNUM_HAL_RTC_DENOMINATOR，单位为纳秒（ns）。默认情况下CYGNUM_HAL_RTC_NUMERATOR = 1000000000ns = 1s，CYGNUM_HAL_RTC_DENOMINATOR = 100，中断间隔 = 1000000000 / 100 = 10000000ns = 10ms。在CYGNUM_HAL_RTC_NUMERATOR = 1s 的情况下， CYGNUM_HAL_RTC_DENOMINATOR 等于每秒产生的嘀嗒数。据eCos参考手册的描述，采用分子分母的形式来定义中断间隔的原因是提高分辨率减少误差，在CYGNUM_HAL_RTC_NUMERATOR不能被CYGNUM_HAL_RTC_DENOMINATOR整除的情况下，确实是这么一回事。
CYGNUM_HAL_RTC_PERIOD是嘀嗒定时器中断间隔时间内CPU运行的时钟数，这个选项用来初始化定时器硬件，一般情况下，CYGNUM_HAL_RTC_PERIOD = CPU主频 / CYGNUM_HAL_RTC_DENOMINATOR。

3. 内核函数
与嘀嗒定时器相关的内核函数包括cyg_current_time、cyg_thread_delay以及支持超时机制的通信和同步函数。
cyg_tick_count_t cyg_current_time(void)：读取当前嘀嗒计数器值，返回值类型为cyg_tick_count_t，这是个64位无符号整数类型。
void cyg_thread_delay(cyg_tick_count_t delay)：线程延时，delay为需要延时的嘀嗒数。
支持超时机制的通信和同步函数包括cyg_mbox_timed_get、cyg_mbox_timed_put、cyg_semaphore_timed_wait、cyg_flag_timed_wait、cyg_cond_timed_wait，这些函数都有一个abstime参数，abstime是嘀嗒计数器值的绝对值，这是与cyg_thread_delay的delay参数不同的，在使用这些函数前首先要调用cyg_current_time获取当前计数器值，然后加上超时时间再传给abstime参数，为什么不使用和cyg_thread_delay一样的相对计数器值呢？下面是使用超时等待条件变量的一个简单例子。
res = cyg_cond_timed_wait( cv, cyg_current_time()+10 );
4. HAL代码
HAL为内核实现嘀嗒定时器提供3个硬件相关的宏定义：HAL_CLOCK_INITIALIZE、HAL_CLOCK_RESET、 CYGNUM_HAL_INTERRUPT_RTC
HAL_CLOCK_INITIALIZE( _period_ )对定时器进行初始化，通常对定时器模块相关的寄存器进行设置，但是不会安装ISR和DSR，也不会使能中断，这部分工作由内核在初始化嘀嗒定时器时完成。 _period_为CYGNUM_HAL_RTC_PERIOD。
HAL_CLOCK_RESET( _vec_, _period_ )清除定时器中断标志，复位计数器值，在ISR中调用， _vec_为CYGNUM_HAL_INTERRUPT_RTC，_period_为CYGNUM_HAL_RTC_PERIOD。
CYGNUM_HAL_INTERRUPT_RTC嘀嗒定时器的中断号，定时器中断的ISR和DSR是由内核提供的，只有知道中断号的情况下，才能安装ISR和DSR，以及屏蔽和使能中断。

帖子限制长度啊，后续内容请移步到 http://zhengmingdu.org/docbook/ecos-tick-timer/index.html 或者下载附件中的CHM版本，如果CHM版显示不出来，那么打开CHM文件属性，点击解除锁定。