AT91RM9200平臺(tái)的輔助時(shí)鐘研究

引 言
    在VxWorlks中，定時(shí)器機(jī)制的實(shí)現(xiàn)是建立在時(shí)鐘基礎(chǔ)之上的?？筛鶕?jù)不同的要求選用不同的定時(shí)機(jī)制，如taskDelay()、WatchDog、輔助時(shí)鐘。前兩種定時(shí)都是基于系統(tǒng)時(shí)鐘的。
    taskDelay()是最簡(jiǎn)單的延時(shí)方法。它的單位是tick，所以其延時(shí)精度并不高，但對(duì)于延時(shí)10 ms以上的系統(tǒng)足夠了。利用taskDelay()，可以將調(diào)用的任務(wù)從就緒態(tài)轉(zhuǎn)到睡眠態(tài)，但是不能用于中斷服務(wù)程序中。另外，可以通過調(diào)用taskDelay(0)，將CPU交給系統(tǒng)中其他相同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。
    看門狗定時(shí)器作為系統(tǒng)時(shí)鐘中斷服務(wù)程序的一部分來維護(hù)。因此，與看門狗定時(shí)器相聯(lián)系的函數(shù)運(yùn)行在系統(tǒng)時(shí)鐘中斷級(jí)，延時(shí)單位為tick。如果應(yīng)用程序需要多個(gè)看門狗函數(shù)，則可使用wdCreate()為每個(gè)需求產(chǎn)生獨(dú)立的看門狗ID，因?yàn)閷?duì)于給定的看門狗ID，只有最近的wdStart()有效。利用看門狗定時(shí)器，調(diào)用的任務(wù)不會(huì)被阻塞，因?yàn)閣dStart()調(diào)用是立即返回的。但它也一般只適用于延時(shí)10ms以上的系統(tǒng)。
    如果在實(shí)際時(shí)需要更高精度的定時(shí)(如1 ms)，那么采用輔助時(shí)鐘就是非?？扇〉囊环N方法。一般在VxWorks系統(tǒng)的BSP中，都沒有配置輔助時(shí)鐘，本文詳細(xì)介紹輔助時(shí)鐘的配置及使用方法，以便在實(shí)際中靈活運(yùn)用。

1 AT91RM9200工業(yè)平臺(tái)的時(shí)鐘和定時(shí)器
    本文的研究是基于AT91RM9200工業(yè)平臺(tái)的，因此首先需要對(duì)此平臺(tái)下的時(shí)鐘及定時(shí)器進(jìn)行介紹。
    AT91RM9200提供了2個(gè)3通道16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器(TC)。3個(gè)通道雖然獨(dú)立，但操作相同，每個(gè)通道均為用戶可配置，包括3個(gè)外部時(shí)鐘輸入(XC0、XCl或XC2)，5個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘輸入(TIMER_CLOCKl、TIMER_CLOCK2、TIMER CLOCK3、TIMER_CL0CK4、TIMER_CLOCK5)，以及2個(gè)可由用戶配置的多功能輸入／輸出信號(hào)。另外，每個(gè)通道可工作在兩種不同模式下，即捕獲模式和波形模式。其中，捕獲模式提供信號(hào)測(cè)量，波形模式用來產(chǎn)生波形，可由TC通道模式寄存器的WAVE位編程設(shè)定。定時(shí)器／計(jì)數(shù)器框圖如圖1所示。

    其中，如果選擇通道信號(hào)時(shí)，XCO、XCl、XC2表示3個(gè)外部時(shí)鐘輸入；TIOA、TIOB表示作用于每個(gè)通道的2個(gè)多功能輸入／輸出信號(hào)；INT表示中斷信號(hào)輸出；SYNC表示同步輸入信號(hào)。如果選擇塊信號(hào)時(shí)，TCLKO、TCLKl、TCLK2表示3個(gè)外部時(shí)鐘輸入；TIOAO~TIOA2，表示通道0～2的TIOA信號(hào)，TIOB0～TIOB2表示通道0～2的TI0B信號(hào)。
    其中，5個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘輸入與主時(shí)鐘(MCK)、慢速時(shí)鐘(SLCK)及主時(shí)鐘分頻后時(shí)鐘相關(guān)，如表1所列。

2 在VxWorks中輔助時(shí)鐘的配置
    在VxWorks操作系統(tǒng)中如果要使用輔助時(shí)鐘，必須經(jīng)過一定的配置才能使用。首先，需要在Vxworks組件或config．h中進(jìn)行定義：
    #define INCLUDE_AUX_CLK
    如果不定義，那么輔助時(shí)鐘是無法使用的。另外，在sysLib．C的sysHwlnit2函數(shù)中需要進(jìn)行輔助時(shí)鐘的初始化，即中斷連接配置：
(void)intConnect(AUX_TIMER_INT_VEC，sysAuxClkInt，O)
    輔助時(shí)鐘和系統(tǒng)時(shí)鐘的區(qū)別是：輔助時(shí)鐘必須由用戶提供ISR，但不允許在ISR中調(diào)用tickAnnounce()，否則會(huì)擾亂系統(tǒng)時(shí)鐘的機(jī)制。
    輔助時(shí)鐘的配置可以按照installDir／target／drv／tim—er／templateTimer．C中的函數(shù)模板來進(jìn)行修改，在本文中使用的驅(qū)動(dòng)程序是At91Rm9200timer．c，頭文件為At91Rm9200timer．h。在此文件中進(jìn)行的修改需要根據(jù)所依賴的具體芯片來進(jìn)行，即需要參考AT91RM9200芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)。
    與輔助時(shí)鐘相關(guān)的函數(shù)有：sysAuxClkInt()、sysAux—ClkConnect()、sysAuxClkDisable()、sysAuxClkEnable()、sysAuxClkRateGet()和sysAuxClkRateSet()。其中，sysAuxClkRateGet()可以和sysAuxClkRateSet()視為一組。sysAuxClkRateGet()是通過sysAuxClkRateSet()函數(shù)設(shè)定的時(shí)鐘頻率進(jìn)行讀取的，而sysAuxClkRateSet()函數(shù)中時(shí)鐘頻率的設(shè)定則受AUX_CLK_RATE_MIN和AUX_CLK_RATE_MAX的限制。這個(gè)最大值和最小值需要進(jìn)行定義，定義的位置可能不同，有的放在eonfig．h中，有的放在bsp．h中，本文的最大值和最小值放在Inte—grator．h中定義。接下來需要重點(diǎn)討論的是sysAux-ClkInt()和sysAuxClkEnabel()這兩個(gè)函數(shù)。
    sysAuxClkInt()函數(shù)調(diào)用用戶定義的中斷處理函數(shù)，而用戶調(diào)用的中斷處理函數(shù)是由sysAuxClkConnect()函數(shù)來連接的。在調(diào)用中斷處理函數(shù)之前，一定要先進(jìn)行清除中斷操作，如：
AMBA_TIMER_READ(AMBA_TIMER_T2SR(AMBA_TIMER_BASE)，temp)；
    不然，CPU將一直陷入中斷，不能做別的事情了。
    其他大量的工作都是放在sysAuxClkEnble()函數(shù)中進(jìn)行的。根據(jù)AT91RM9200的具體情況，選擇5個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘的其中之一，在此選擇TIMER_CLOCK2；根據(jù)前面所提到的通道概念，選取第2個(gè)通道。必須和系統(tǒng)時(shí)鐘區(qū)分開，不能同時(shí)選擇一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘和同一個(gè)通道。
    首先，需要判斷電源管理對(duì)輔助時(shí)鐘是否進(jìn)行了配置，可以查看相關(guān)文件。如果沒有進(jìn)行配置，則需要如進(jìn)行如下配置：
    AT9l_SYS→PMC_PCER=l<<AT9lC_ID_TCl；
    其次，必須先對(duì)AIC編程，再配置TC。
    然后，需要對(duì)具體的寄存器進(jìn)行控制操作，首先需要選擇內(nèi)部時(shí)鐘，如圖2所示。

    對(duì)通道模式寄存器進(jìn)行控制：
    AMBA_TIMER_WRITE(AMBA_TIMER_T2MR(AMBA_TIMER_BASE)，TIMER_CLOCK2| TC_CPCTRG)；
    通過TCCLKS位選擇第2個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘，并根據(jù)寫入RC寄存器的定時(shí)器值進(jìn)行RC比較觸發(fā)使能。同時(shí)，需要對(duì)TC通道控制寄存器進(jìn)行控制，寫入計(jì)數(shù)器時(shí)鐘使能命令和軟件觸發(fā)命令，如：

AMBA_TIMER_WRITE(AMBA_TIMER_T2CR(AMBA_TIMER_BASE)，TC_CLKEN)；
AMBA_TIMER_WRITE(AMBA_TIMER_T2CR(AMBA_TIMER_BASE)，TC_SWTRG)；
    另外，由于采用RC寄存器觸發(fā)使能，因此還需要對(duì)TC中斷使能寄存器進(jìn)行控制，寫入RC比較中斷使能信號(hào)，如：
AMBA_TIMER_WRITE(AMBA_TIMER_T2IER(AMBA_TIMER_BASE)，TC_CPCS)；

    最后，需要執(zhí)行中斷使能操作，如：
AMBA_TIMER_INT_ENABLE(AUX_TIMER_INT_LVL)；
    一切配置好后，重新編譯bootroFll和VxWorks鏡像，啟動(dòng)VxWorks鏡像；然后編寫測(cè)試程序進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證輔助時(shí)鐘是否配置成功。另外，可以通過邏輯分析儀查看輔助時(shí)鐘的中斷情況。輔助時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)后，在應(yīng)用程序中可以用sysAuxClkRateSet()函數(shù)動(dòng)態(tài)設(shè)置系統(tǒng)輔助時(shí)鐘每秒的中斷數(shù)；sysAuxClkConnect()函數(shù)為系統(tǒng)輔助時(shí)鐘中斷指定ISR，并且由sysAuxClkEnable()函數(shù)使能時(shí)鐘中斷，去調(diào)用指定的ISR。

結(jié) 語
    VxWorks提供系統(tǒng)輔助時(shí)鐘機(jī)制的主要目的，是使用戶在系統(tǒng)時(shí)鐘之外多一種定時(shí)資源選擇，并提供了管理手段。另外，VxWorks的某些輔助調(diào)試工具也可能要求使用系統(tǒng)輔助時(shí)鐘。
    輔助時(shí)鐘的使用是通過提高節(jié)拍率來實(shí)現(xiàn)的，而提高節(jié)拍率意味著時(shí)鐘中斷產(chǎn)生得更加頻繁，所以中斷處理程序也會(huì)更頻繁地執(zhí)行。如此一來會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)帶來如下好處：
    ①更高的時(shí)鐘中斷解析度(resolution)可提高時(shí)間驅(qū)動(dòng)事件的解析度；
    ②提高了時(shí)間驅(qū)動(dòng)事件的準(zhǔn)確度(accuracy)。