第 12 章 硬件定时器

RISC-V 定时器中断

RISC-V CLINT 介绍

软件中断和定时器中断都由芯片自带的设备CLINT控制触发。

CLINT编程接口-寄存器

mtimecmp需要手动设置初始值，上述代码初始化时，调用time_load()函数，并传入时间间隔参数TIMER_INTERVAL 来设置mtimecmp的初值。

当mtime >= mtimecmp时，CLINT会产生一个timer中断。如果要使能该中断需要保证全局中断打开mstatus.mIE = 1并且mie.MTIE标志位置1

当timer中断发生时，hart会设置mip.MTIP，程序可以在mtimecmp中写入新的值，清除mip.MTIP

当cause最高位为1且casue_code为7时，说明当前触发了定时器中断，调用timer_handler，首先hart自动进行设置，然后调用timer_load()函数，让mtimecmp += TIMER_INTERVAL 即再过TIMER_INTERVAL时间间隔会再次触发定时器中断，

实现了周期性定时器

。

CLINT总体框架流程：

硬件定时器的应用

时间管理

实现操作系统的时间管理。

时钟节拍（Tick）

• 操作系统中最小的时间单位。
• Tick 的单位（周期）由硬件定时器的周期决定 (通常为 1 ~ 100ms)。
• Tick 周期越小，系统的精度越高，但开销越大。

系统时钟

• 操作系统维护的一个整型计数值，记录着系统启动直到当前发生的 Tick 总数。
• 可用于维护系统的墙上时间，所以也称为系统时钟。

代码运行

1、先手动设置对应hart下的MTIMECMP

2、分别打开machine模式下的定时器中断使能和全局中断使能

3、发生定时器中断时，进入timer_handler处理函数，打印当前tick值，并更新MTIMECMP，实现周期定时器。

/* load timer interval(in ticks) for next timer interrupt.*/
void timer_load(int interval)
{
	/* each CPU has a separate source of timer interrupts. */
	int id = r_mhartid();
	
	*(uint64_t*)CLINT_MTIMECMP(id) = *(uint64_t*)CLINT_MTIME + interval;
}

void timer_init()
{
	/*
	 * On reset, mtime is cleared to zero, but the mtimecmp registers 
	 * are not reset. So we have to init the mtimecmp manually.
	 */
	timer_load(TIMER_INTERVAL);

	/* enable machine-mode timer interrupts. */
	w_mie(r_mie() | MIE_MTIE);

	/* enable machine-mode global interrupts. */
	w_mstatus(r_mstatus() | MSTATUS_MIE);
}

void timer_handler() 
{
	_tick++;
	printf("%d\n", _tick);
	timer_load(TIMER_INTERVAL);
}

运行效果如下：