时钟中断部分解析

为了实现进程的时间片轮转，我们需要启动一个以一定时间间隔发出中断的计时器。在树莓派 3 上，板载了一个 System Timer，提供了 4 路比较功能（见 BCM2835 ARM Peripherals 中的第 12 节）。

System Timer 寄存器列表

偏移量	名称	描述	宽度
0x0	CS	System Timer Control/Status	32
0x4	CLO	System Timer Counter Lower 32 bits	32
0x8	CHI	System Timer Counter Higher 32 bits	32
0xc	C0	System Timer Compare 0	32
0x10	C1	System Timer Compare 0	32
0x14	C2	System Timer Compare 0	32
0x18	C3	System Timer Compare 0	32

经查阅 资料，我们得知树莓派上的 System Timer 时钟频率为 1 MHz，且 C0 和 C2 被 GPU 占用，故 CPU 所能使用的只有 C1 和 C2 两路比较功能。

为了使计时器能够发出中断信号，我们还需要设置 BCM2837 的中断控制寄存器，以允许时钟中断请求使能。通过设置 ENABLE_IRQ_1 寄存器中的对应位，我们可以将中断信号送入 CPU。有关中断控制的内容，请参见 BCM2835 ARM Peripherals 中的第 7 节。

在 AArch64 中，CPU 在每个 EL 下都有自己的中断允许标志，为了使 CPU 在 EL1 和 EL0 下能够响应中断请求，我们在 boot/init.s 和 boot/asm.s 中分别进行了如下设置：

msr spsr_el2, x0        // el1_sp1 with DAIF = 0
msr spsr_el1, x0        // el0 with DAIF = 0

意为在 EL1 和 EL0 下允许中断使能。DAIF 的含义，请参考 ARM Cortex-A Series Programmer’s Guide for ARMv8-A 中的第 10.1 节。

函数列表

返回类型	函数	描述
u_long	get_system_timer (void)	获取当前系统时间（单位为微秒）
u_long	set_system_timer_irq (u_long delay)	设置延迟 delay 的时钟中断（单位为微秒）
u_long	clr_timer_irq (void)	清除时钟中断

函数信息

u_long get_system_timer(void)

简述

get_system_timer 用于获取自树莓派上电起计算的系统时间，即返回 CHI 和 CLO 拼接后的 64 位值，单位为微秒。

参数

无

返回值

系统时间，单位为微秒。

额外信息

无

void set_system_timer_irq(u_long delay)

简述

set_system_timer_irq 用于设置一个延迟 delay 的时钟中断，其核心是设置 ENABLE_IRQ_1 的第 3 位为 1，并将 C3 设置为当前系统时间与 delay 的和。

参数

• u_long delay

  需要延迟的微秒值。

返回值

无

额外信息

当 delay 为 0 时，将使用上次执行时的 delay 值来执行。

void clr_timer_irq(void)

简述

clr_timer_irq 用于清除当前已触发的时钟中断，其核心是设置 ARM_SYSTIMER_CS 的第 3 位为 1。

参数

无

返回值

无

额外信息

每次处理时钟中断时都要调用此函数来清除已触发的时钟中断信号。