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zedboard第十八课（standaloneOS，Interrupt专题，TIMER中断）

程序员文章站 2022-07-14 19:00:10
...

TIMER中断和GPIO中断，大体流程是一样的。
如前所述，当触发条件满足时，将触发中断，从而使系统进入ISR运行。ISR中注册的Callback，逐级向前调用，最终会调用到IRSA，这是针对中断的具体操作行为。
从前后台的角度来讲，IRSA是后台程序，它的运行时机，是中断触发并生效时。
也就是说，为了能够让系统实现后台响应，就必须有中断触发。
GPIO输入源，是一种交互中断源，但是GPIO输入源，其触发中断的时机是不确定的。类似的，外设中断源，也是交互中断源，触发时机不确定。
TIMER中断源，其触发中断的时机是确定的。这也是linux系统做系统调度的基础，基于时间片进行调度，每当TIMEOUT的时候，就会进入中断处理。

在SOD设计思想下，SCUTIMER的模块设计，有两个重要的结构体。

typedef struct {
	XScuTimer_Config Config; /**< Hardware Configuration */
	u32 IsReady;		/**< Device is initialized and ready */
	u32 IsStarted;		/**< Device timer is running */
} XScuTimer;
typedef struct {
	u16 DeviceId;	/**< Unique ID of device */
	u32 BaseAddr;	/**< Base address of the device */
} XScuTimer_Config;

XScuTimer是资源控制块RCB，而 XScuTimer_Config是资源描述块RDB。
位于scutimer_v2_1/src/xscutimer_sint.c文件中，提供了获取全局资源的API。

XScuTimer_Config *XScuTimer_LookupConfig(u16 DeviceId)
{
	XScuTimer_Config *CfgPtr = NULL;
	u32 Index;

	for (Index = 0U; Index < XPAR_XSCUTIMER_NUM_INSTANCES; Index++) {
		if (XScuTimer_ConfigTable[Index].DeviceId == DeviceId) {
			CfgPtr = &XScuTimer_ConfigTable[Index];
			break;
		}
	}

	return (XScuTimer_Config *)CfgPtr;
}

和其他的Lookup一样，该函数利用STI，查找到GRP，并将GRP返回给调用者。

位于scutimer_v2_1/src/xscutimer.c文件中，是主要的API。

s32 XScuTimer_CfgInitialize(XScuTimer *InstancePtr,
			 XScuTimer_Config *ConfigPtr, u32 EffectiveAddress)
{
	s32 Status;
	
	if (InstancePtr->IsStarted != XIL_COMPONENT_IS_STARTED) {
		InstancePtr->Config.BaseAddr = EffectiveAddress;
		InstancePtr->IsStarted = (u32)0;
		InstancePtr->IsReady = XIL_COMPONENT_IS_READY;
		Status =(s32)XST_SUCCESS;
	}
	else {
		Status = (s32)XST_DEVICE_IS_STARTED;
	}
	return Status;
}

初始化函数，利用RDB来填充RCB。

void XScuTimer_SetPrescaler(XScuTimer *InstancePtr, u8 PrescalerValue)
{
	u32 ControlReg;

	ControlReg = XScuTimer_ReadReg(InstancePtr->Config.BaseAddr,
					XSCUTIMER_CONTROL_OFFSET);
	ControlReg &= (u32)(~XSCUTIMER_CONTROL_PRESCALER_MASK);
	ControlReg |= (((u32)PrescalerValue) << XSCUTIMER_CONTROL_PRESCALER_SHIFT);
	XScuTimer_WriteReg(InstancePtr->Config.BaseAddr,
			  XSCUTIMER_CONTROL_OFFSET, ControlReg);
}

该函数设置TIMER的参数，设置预分频系数。

void XScuTimer_Start(XScuTimer *InstancePtr)
{
	u32 Register;
	Register = XScuTimer_ReadReg(InstancePtr->Config.BaseAddr,
				  XSCUTIMER_CONTROL_OFFSET);
	Register |= XSCUTIMER_CONTROL_ENABLE_MASK;
	XScuTimer_WriteReg(InstancePtr->Config.BaseAddr,
			XSCUTIMER_CONTROL_OFFSET, Register);
	InstancePtr->IsStarted = XIL_COMPONENT_IS_STARTED;
}
void XScuTimer_Stop(XScuTimer *InstancePtr)
{
	u32 Register;
	Register = XScuTimer_ReadReg(InstancePtr->Config.BaseAddr,
				  XSCUTIMER_CONTROL_OFFSET);
	Register &= (u32)(~XSCUTIMER_CONTROL_ENABLE_MASK);
	XScuTimer_WriteReg(InstancePtr->Config.BaseAddr,
			XSCUTIMER_CONTROL_OFFSET, Register);
	InstancePtr->IsStarted = (u32)0;
}

该函数通过配置TIMER的寄存器，启动或者停止TIMER。

位于scutimer_v2_1/src/xscutimer.h文件中，是主要的宏拟函数API。

#define XScuTimer_LoadTimer(InstancePtr, Value)				\
	XScuTimer_WriteReg((InstancePtr)->Config.BaseAddr,		\
			XSCUTIMER_LOAD_OFFSET, (Value))

#define XScuTimer_EnableAutoReload(InstancePtr)				\
	XScuTimer_WriteReg((InstancePtr)->Config.BaseAddr,		\
			XSCUTIMER_CONTROL_OFFSET,			\
			(XScuTimer_ReadReg((InstancePtr)->Config.BaseAddr, \
				XSCUTIMER_CONTROL_OFFSET) |		 \
				XSCUTIMER_CONTROL_AUTO_RELOAD_MASK))

#define XScuTimer_EnableInterrupt(InstancePtr)				\
	XScuTimer_WriteReg((InstancePtr)->Config.BaseAddr,		\
			XSCUTIMER_CONTROL_OFFSET,			\
			(XScuTimer_ReadReg((InstancePtr)->Config.BaseAddr, \
					XSCUTIMER_CONTROL_OFFSET) |	\
					XSCUTIMER_CONTROL_IRQ_ENABLE_MASK))

#define XScuTimer_GetInterruptStatus(InstancePtr)			\
	XScuTimer_ReadReg((InstancePtr)->Config.BaseAddr,		\
			XSCUTIMER_ISR_OFFSET)

#define XScuTimer_ClearInterruptStatus(InstancePtr)			\
	XScuTimer_WriteReg((InstancePtr)->Config.BaseAddr,		\
		XSCUTIMER_ISR_OFFSET, XSCUTIMER_ISR_EVENT_FLAG_MASK)

再来看如何配置系统，使系统具备TIMER的中断响应功能。
GPIO的中断，是由118个GPIO共享IRQ#52的，所以，为了能够进一步分辨具体的GPIOPIN，BSP在FhSISR中，又调用了FfSISR。FfSISR的HandlerVectorEntry，是存放在GPIO的RCB中的，从而使得FhSISR能够查找到FfSISR的HandlerVectorEntry。

TIMER并不像GPIO，TIMER的中断是私有的。所以，它并不需要FfSISR来进一步细分处理。对于TIMER，FhSISR就是FnSISR，即IRSA。
所以，我们看到，TIMER的RCB中，并没有HandlerVectorEntry来设置Callback.
TIMER的IRSA，只需要直接注册到GIC上，就可以了。由GIC的Handler来调用IRSA。

来看一个具体的例子。

int Timer_init_setup(XScuTimer *TimerPtr, u8 PrescalerValue , u32 Load_Value,u32 DeviceId)
{
     XScuTimer_Config *TMRConfigPtr;    
     TMRConfigPtr = XScuTimer_LookupConfig(DeviceId);
     XScuTimer_CfgInitialize(TimerPtr, TMRConfigPtr,TMRConfigPtr->BaseAddr);
     
     XScuTimer_SetPrescaler(TimerPtr,  PrescalerValue) ;
     XScuTimer_LoadTimer(TimerPtr, Load_Value);
     XScuTimer_EnableAutoReload(TimerPtr);
     return 1;
}

该函数初始化了TIMER的RCB，并利用RCB配置了TIMER的参数。

int Init_GIC(XScuGic * IntcInstancePtr)  //一般不需要修改
{
	int Status;

	XScuGic_Config *IntcConfig;
	IntcConfig = XScuGic_LookupConfig(INTC_DEVICE_ID);
	Status = XScuGic_CfgInitialize(IntcInstancePtr, IntcConfig,
					IntcConfig->CpuBaseAddress);
	return Status ;
}
static void TimerIntrHandler(void *CallBackRef)
{
    XScuTimer *TimerInstancePtr = (XScuTimer *) CallBackRef;
    XScuTimer_ClearInterruptStatus(TimerInstancePtr);

    printf("seconds is %d \n",sec++);
	return ;
}

void Timer_Setup_Intr(XScuGic *GicInstancePtr,XScuTimer *TimerInstancePtr, u16 TimerIntrId)
{
        XScuGic_Connect(GicInstancePtr, TimerIntrId,
                        (Xil_ExceptionHandler)TimerIntrHandler,//set up the timer interrupt
                        (void *)TimerInstancePtr);

        XScuGic_Enable(GicInstancePtr, TimerIntrId);//enable the interrupt for the Timer at GIC
        XScuGic_SetPriorityTriggerType(GicInstancePtr,  TimerIntrId, 0XA0 , 3 ) ;
        XScuTimer_EnableInterrupt(TimerInstancePtr);//enable interrupt on the timer
 }

void Exception_Init_Register_Enable()
{
		Xil_ExceptionInit();
		Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT,(Xil_ExceptionHandler)XScuGic_InterruptHandler,&ScuGic);
		Xil_ExceptionEnable();
 }

以上函数，实现中断系统的配置，包括IRQ的Callback注册到GIC，GIC的Handler注册到Exception。

来看具体的部署。

XScuGic GIC; //GIC
XScuTimer Timer;//timer
int main()
{
    init_platform();
    print("Hello World\n\r");
    unsigned int TIMER_LOAD_VALUE ;
    	TIMER_LOAD_VALUE =  667*1000*1000 / 2 ;
    	TIMER_LOAD_VALUE -= 1 ; 	
    	Timer_init_setup(&Timer,0 ,TIMER_LOAD_VALUE,0);
    	
    	Init_GIC(&GIC);
    	Timer_Setup_Intr(&GIC,&Timer,TIMER_IRPT_INTR);
    	Exception_Init_Register_Enable();
    	
    	XScuTimer_Start(&Timer);

    	while(1) ;

    cleanup_platform();
    return 0;
}

主函数中，配置了TIMER之后，TIMER就具备了工作参数了。
然后开始配置中断系统，包括各个分景的注册。
最后启动TIMER，用户APP工作在前台，TIMER工作在后台，每次TIMEOUT的时候，触发一次TIMER的Handler。

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