SylixOS中APIC HPET定时器字符驱动实现
1.简介
1.1 APIC介绍
“APIC”是Advanced Programmable Interrupt Controller的缩写，即高级可编程中断控制器。引入APIC机制是为了适应multiple processor（MP，多处理器）环境。
APIC分为两部分：Local APIC与I/O APIC。Local APIC位于处理器内部，而I/O APIC则呼吁芯片组的一部分。Local APIC与I/O APIC通过system bus进行通信。Local APIC 与I/O APIC的关系如图1.1所示。
图1.1 Local APIC与I/O APIC的关系
本文档使用的HPET的中断线是连接在I/OAPIC上的。在SylixOS中仅在主机是多核且在menu.lst中加入hpet=yes参数才会启用APIC的HPET功能。
1.2 HPET的工作原理
“HPET” 是High precision event timer的缩写，即高精度定时器。HPET有1个main counter（主计数器）寄存器和最多8个timer（定时器），记为timer0~timer7定时器。每个timer有自己的一对寄存器，分别是：configure（timer配置寄存器）和comparator value（timer比较值寄存器）。
HPET counter按照固定的频率进行计数，HPET会检查counter的值与timer的comparator值进行比较。当counter的值达到任何一个timer的comparator值时将产生中断（当配置可产生中断时）。那么，如果counter同时达到了多个timer所设定comparator值就会产生多个中断。HPET的8个timer可以配置为使用不同的IRQ线，这些同时产生的中断就可以同时进行处理。
2. HPET字符设备定时器的实现
正如在SylixOS中字符设备驱动的实现方式一样。HPET需要实现对应的字符设备的操作函数集并将其注册到系统中即可。和普通的字符设备不同，由于只需要实现HPET的定时功能，因此本文档中所描述的HPET字符设备定时器并没有实现读写的操作，只实现了ioctl的相关功能。
2.1 HPET的初始化
HPET的初始化如程序清单2.1所示。
程序清单2.1 HPET初始化
INT bspHpetTimerInit (ACPI_TABLE_HPET *pAcpiHpetPhy, ULONG *pulVector)
{ACPI_TABLE_HPET *pAcpiHpet;UINT32 ulhpetTimerCfg;/** 映射 ACPI HPET 表*/pAcpiHpet = bspAcpiHpetMap((addr_t)pAcpiHpetPhy, LW_CFG_VMM_PAGE_SIZE);if (!pAcpiHpet) {return (PX_ERROR);}/** 映射 HPET 寄存器*/__GhpetBase = (addr_t)API_VmmIoRemapNocache((PVOID)(pAcpiHpet->Address.Address),LW_CFG_VMM_PAGE_SIZE);/** 解除映射 ACPI HPET 表*/API_VmmIoUnmap((PVOID)(((addr_t)pAcpiHpet) & LW_CFG_VMM_PAGE_MASK));if (!__GhpetBase) { /* 映射 HPET 寄存器失败 */return (PX_ERROR);}__Gul32FsPerCnt = read32(HPET_ID_HI);ulhpetTimerCfg = read32(HPET_TIMER_CONFIG_LO(2));write32( (((ulhpetTimerCfg &(~(ROUTE_MSK << 9))) |(LW_IRQ_20 << 9)) & /* 设置中断为edge模式并关中断 */(~(3 <<1 ))), HPET_TIMER_CONFIG_LO(2));*pulVector = LW_IRQ_20; /* IRQ20 */return (ERROR_NONE);
}
其中bspAcpiHpetMap主要是实现ACPI HPET表的映射，实现如程序清单2.2所示。
程序清单2.2 映射ACPI HPET表
static VOID *bspAcpiHpetMap (addr_t ulAcpiPhyAddr, size_t ulAcpiSize)
{addr_t ulPhyBase = ROUND_DOWN(ulAcpiPhyAddr, LW_CFG_VMM_PAGE_SIZE);addr_t ulOffset = ulAcpiPhyAddr - ulPhyBase;addr_t ulVirBase;ulAcpiSize += ulOffset;ulAcpiSize = ROUND_UP(ulAcpiSize, LW_CFG_VMM_PAGE_SIZE);ulVirBase = (addr_t)API_VmmIoRemapNocache((PVOID)ulPhyBase, ulAcpiSize);if (ulVirBase) {return (VOID *)(ulVirBase + ulOffset);} else {return (VOID *)(LW_NULL);}
}
2.2 HPET设备的注册
HPET设备的注册如程序清单2.3所示。
程序清单2.3 HPET设备的注册
INT __hpetRegister (VOID)
{INT iDrvNum = iosDrvInstallEx(&__GtimerOps); /* 安装驱动程序 */return (iosDevAdd( &__GtimerDevHdr,"/dev/timer",iDrvNum)); /* 创建timer设备 */
}
其中__GtimerOps即为HPET字符设备对应的操作函数集。具体内容如程序清单 2.4所示。
程序清单2.4 HPET字符设备操作函数集
struct file_operations __GtimerOps = {.fo_open = __hpetOpen,.fo_close = __hpetClose,.fo_ioctl = __hpetIoctl
};
这里只实现了fo_open、fo_close和fo_ioctl这三个字符设备相关操作函数。
2.2.1 HPET设备的操作函数集
1. 打开操作
HPET设备的打开操作函数实现如程序清单 2.5所示。
程序清单2.5 fo_open实现
static LONG __hpetOpen(PLW_DEV_HDR pdevhdrHdr,PCHAR pcName,INT iFlag,INT iMode)
{__GobSem = API_SemaphoreBCreate("wait_timer",0,LW_OPTION_OBJECT_GLOBAL,LW_NULL); /* 创建二进制型信号量 */LW_DEV_INC_USE_COUNT(pdevhdrHdr); /* 增加使用计数 */return ((LONG)pdevhdrHdr);
}
2. 关闭操作
HPET设备的关闭操作函数实现如程序清单 2.6所示。
程序清单2.6 fo_close实现
static INT __hpetClose(PLW_DEV_HDR pdevhdrHdr)
{if (pdevhdrHdr) {LW_DEV_INC_USE_COUNT(pdevhdrHdr); /* 减少使用计数 */hpetTimerStop();API_SemaphoreBDelete(&__GobSem);return (ERROR_NONE);} else {return (PX_ERROR);}
}
3. ioctl的实现
HPET设备的ioctl函数的实现如程序清单 2.7所示。
程序清单2.7 fo_ioctl实现
static INT __hpetIoctl (PLW_DEV_HDR pdevhdrHdr, INT iCmd, LONG lArg)
{hard_timer * ht;ht = (hard_timer *)lArg;switch (iCmd) {case SET_DELAY: /* 设置延时时间(ns) */ht->iStatus = FALSE;__GuiIncrementValue = ht->ptvPeriod->tv_nsec / NSEC_PER_COUNT;hpetCounterSet(__GuiIncrementValue);break;case START_DELAY: /* 开始延时时间(ns) */if (FALSE == ht->iStatus) {hpetTimerStart();ht->iStatus = TRUE;}API_SemaphoreBPend(__GobSem, LW_OPTION_WAIT_INFINITE);break;default:break;}return ERROR_NONE;
}
ioctl里主要调用了HPET定时器的开始与停止以及定时器计数值的设置相关函数。
定时器开始的函数实现如程序清单 2.8所示。
程序清单2.8 开始定时器工作
VOID hpetTimerStart(VOID)
{UINT32 ulhpetTimerCfg;API_InterVectorEnable(__Gvector); /* 使能中断 */ulhpetTimerCfg = read32(HPET_TIMER_CONFIG_LO(2));write32(ulhpetTimerCfg |(1 <<2 ),HPET_TIMER_CONFIG_LO(2)); /* 使能HPET timer2中断 */
}
定时器停止的函数实现如程序清单 2.9所示。
程序清单2.9 停止定时器工作
VOID hpetTimerStop(VOID)
{UINT32 ulhpetTimerCfg;ulhpetTimerCfg = read32(HPET_TIMER_CONFIG_LO(2));write32(ulhpetTimerCfg &(~(1 <<2 )),HPET_TIMER_CONFIG_LO(2)); /* 禁止HPET timer2中断 */API_InterVectorDisable(__Gvector); /* 禁止中断 */
}
定时器计数值设置的函数实现如程序清单 2.10所示。
程序清单2.10 定时器数值设置
VOID hpetCounterSet(UINT32 uiCount)
{UINT32 ulcountLowVal;UINT32 ulcountHighVal;UINT32 ulcountSum;ulcountLowVal = readl(HPET_COUNTER_LO); /* 获取当前counter低32位值 */ulcountHighVal = readl(HPET_COUNTER_HI); /* 获取当前counter高32位值 */ulcountSum = ulcountLowVal + uiCount;if(ulcountSum < ulcountLowVal) {ulcountHighVal += 1; /* 若低32位溢出,则高32位进1 */} /** 设置timer2比较值寄存器*/writel(ulcountSum, HPET_TIMER_COMPARATOR_LO(2));writel(ulcountHighVal, HPET_TIMER_COMPARATOR_HI(2));
}
2.3 HPET设备的注销
HPET设备的注销如程序清单 2.11所示。
程序清单2.11 HPET设备的注销
INT __hpetUnregister(VOID)
{PLW_DEV_HDR pDev;pDev = &__GtimerDevHdr;if (pDev) { /** 卸载timer设备和驱动程序*/iosDevDelete(pDev); return (iosDrvRemove(pDev->DEVHDR_usDrvNum, 0));} else { return (PX_ERROR);}
}
2.4 HPET中断服务函数
HPET中断服务函数实现如程序清单 2.12所示。
程序清单2.12 HPET中断服务函数
static irqreturn_t __tickHpetIsr (VOID)
{API_SemaphoreBPost(__GobSem);hpetCounterSet(__GuiIncrementValue); /* 设置counter计数值 */hpetTimerStart(); /* 开始定时器工作计时 */return (LW_IRQ_HANDLED);
}
2.5 HPET模块加载
HPET模块加载实现如程序清单 2.13所示。
程序清单2.13 HPET模块加载
int module_init (void)
{LW_CLASS_CPUSET cpuset;/** 初始化hpet timer*/bspHpetTimerInit(_G_pAcpiHpet, &__Gvector); /* 定时器初始化 */API_InterVectorConnect(__Gvector, /* 连接中断 */(PINT_SVR_ROUTINE)__tickHpetIsr,LW_NULL,"hpetIsr");API_InterVectorEnable(__Gvector); /* 使能中断 *//** 绑定定时器中断到cpu1*/LW_CPU_ZERO(&cpuset);LW_CPU_SET(1, &cpuset);API_InterSetTarget(__Gvector, sizeof(LW_CLASS_CPUSET), &cpuset);__hpetRegister(); /* timer设备注册 */return 0;
}
2.6 HPET模块卸载
HPET模块卸载实现如程序清单 2.14所示。
程序清单2.14 HPET模块卸载
void module_exit (void)
{hpetTimerStop(); /* 停止timer */API_InterVectorDisconnect(__Gvector,(PINT_SVR_ROUTINE)__tickHpetIsr,LW_NULL);API_InterVectorDisable(__Gvector);__hpetUnregister(); /* timer设备注销 */
}
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