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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 */
}