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armv7 generic timer使用笔记

5.00

发布于 2023-04-09 16:50:18 浏览：910 订阅该版

[tocm]

## generic timer介绍
armv7-A架构中每个CPU核心都包含自己的私有定时器，所有cpu的定时器共享一个`System counter`， `System counter`负责产生计数，传递到每个核心的私有定时器，架构如下图所示：

![gtimer_架构.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230409/5076fba4effa354c0d459ac5cc91a960.png.webp)

* 该定时器可以产生中断，作为系统心跳使用，类似于`cortex-M`的`systick`，详细的中断号在`DDI0471B_gic400_r0p1_trm.pdf`中有说明，下面PPI中断号的截图说明：
![gic400-ppi.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230409/06b19c9ce5905925edf955ea16af687a.png)

## gtimer寄存器介绍
* armv7-A架构中`generic timer`寄存器如下图所示：

![gtimer_reg.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230409/2ee56a77db310423fb6bdde45f8a9cf6.png.webp)

* 在ARMv7-A中定义了不同的特权级别,分别是PL0， PL1， PL2，PL0是普通用户模式，在PL1、PL2模式下分别有对应的定时器。
下面介绍PL1模式下的定时器，也就是svc、FIQ模式下的定时器,rt-thread的宏内核版本运行在svc模式下，所以我们着重研究PL1物理定时器的使用。

## 关键寄存器说明
1. `CNTFRQ`寄存器是定时器频率值，这个需要根据实际的硬件情况设置，在全志平台上是24M，这个必须设置, 操作寄存器的内联汇编代码：
```c
__asm__ volatile("MCR p15, 0 , %0, c14, c0, 0" : : "r" (Rt) : "memory" )
```

2. `CNTPCT`是物理计数器寄存器，这个寄存器是64位的，寄存器值会一直累加，根据`CNTFRQ`寄存器中的频率进行累加，所以这个值可以作为时间tick来使用，在一些需要简短的延时场景可以借助这个计数器。获取计数器值的代码：
```c
uint64_t get_arch_counter(void)
{
	uint32_t low=0, high = 0;
	asm volatile("mrrc p15, 0, %0, %1, c14"
		: "=r" (low), "=r" (high)
		:
		: "memory");
	return (((uint64_t)high)<<32 | low);
}
```

2. `CNTP_TVAL`寄存器, 这个寄存器一般在开启gtimer的中断时使用。写入`CNTP_TVAL`寄存器时，硬件会自动把该值加上`System Counter`的值，一并写入`CNTP_CVAL`寄存器中，作为下一次中断的时基。内联汇编伪代码如下：
```c
__asm__ volatile("MCR p15, 0 , %0, c14, c2, 0" : : "r" (Rt) : "memory" )
```
* 特别说明
    `CNTP_CVAL = CNTP_TVAL + System Counter`。

3. `CNTP_CVAL`寄存器，该寄存器是比较寄存器，当`System Counter`的值大于等于`CNTP_CVAL`的值时产生中断，如果需要改写此寄存器的值可以，通过写入`CNTP_TVAL`来实现，避免读改写寄存器的繁琐操作。

4. `CNTP_CTL`是PL1物理定时器的控制寄存器, 操作的内联汇编代码如下：
```c
__asm__ volatile("MCR p15, 0 , %0, c14, c2, 1" : : "r" (Rt) : "memory" )
```
* `CNTP_CTL`寄存器控制位说明：

![gtimer_control.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230409/01bedc51fa3885cbacf439d347aebe32.png.webp)
* 其中bit0负责使能定时器，bit1是否打开中断信号。

PL1物理定时器的中断号，在全志平台是29，其他CPU平台待验证。

5. 详细gtimer操作代码可以参考rt-thread源码目录中libcpu->cortex-a中的gtimer.c文件。
## 其他相关代码
1. 在linux上，关于gtimer的代码在arch_timer.c文件中。
2. rt-thread中在gtimer.c中。