c - 定时器翻转处理

Question

我有一个 32 位硬件定时器，我想在软件中将其扩展到 64 位有效长度。

在我的嵌入式系统中，我有一个 32 位硬件“核心计时器”(CT)，其滴答频率约为 40 MHz，因此它会在大约 107 秒内翻转。

这非常适合精确计时长达 107 秒的周期。但我想对较长的周期进行同样精确的计时。

它还有一个 32 位“周期”寄存器 - 当 CT 值与周期寄存器匹配时，就会生成中断。

我的 ISR 看起来像这样(为了清晰起见，进行了简化):

const UINT32 ONE_MILLISECOND = TICK_RATE/1000;

UINT64 SwRTC;

void CT_ISR(void) {
    PeriodRegister += ONE_MILLISECOND;
    SwRTC += ONE_MILLISECOND;
    ClearCTInterrupt();
}

所以，现在我有一个 64 位“SwRTC”，可以用来测量更长的周期，但只能达到 1 毫秒的精度，加上精确到 1/40 MHz(25 纳秒)的 32 位硬件计时器)。两者使用相同的单位 (TICK_RATE)。

如何将两者结合起来以获得同样精确的 64 位定时器，同时仍以 1000 Hz 的频率获得中断？

我的第一次尝试是这样的:

UINT64 RTC(void){

    UINT64 result;

    DisableInterrupts(); // to allow atomic operations

    result = (SwRTC & 0xFFFFFFFF00000000ull) + ReadCoreTimer();

    EnableInterrupts();

    return result;
}

但这不好，因为如果在禁用中断时 CT 翻转，那么我将得到低 32 位中包含少量数字的结果，但 ISR 不会增加高位.

也许这样的东西会起作用 - 读取两次并返回更高的值:

UINT64 RTC(void){

    UINT64 result1, result2;

    DisableInterrupts(); // to allow atomic operations

    result1 = (SwRTC & 0xFFFFFFFF00000000ull) + ReadCoreTimer();

    EnableInterrupts();

    DisableInterrupts(); // again

    result2 = (SwRTC & 0xFFFFFFFF00000000ull) + ReadCoreTimer();

    EnableInterrupts();

    if (result1 > result2)
        return result1;
     else
        return result2;
}

我不确定这是否有效，或者是否存在我错过的隐藏问题。

最好的方法是什么？

(有些人可能会问为什么我首先需要如此精确地计时这么长的时间段。这主要是为了简单 - 我不想根据时间段使用两​​种不同的计时方法；我更喜欢使用始终使用相同的方法。)

Answer 1

我想我自己已经几乎解决了这个问题:

UINT64 Rtc(void){

    UINT64 softwareTimer = SwRTC;
    UINT32 lowOrderBits = softwareTimer;                        // just take low-order 32 bits
    UINT64 coreTimer = ReadCoreTimer();

    if (lowOrderBits > coreTimer)                               // if CT has rolled over since SwRTC was updated
        softwareTimer += 0x100000000;                           // then increment high-order 32 bits of software count

    return (softwareTimer & 0xFFFFFFFF00000000ull) + coreTimer; 
}

这首先读取 64 位软件定时器，然后读取 32 位硬件定时器。

硬件定时器(每 25 nS 更新一次)应始终 >= 软件定时器的低位 32 位(仅每 1 mS 更新一次)。

如果不是，则表明自读取软件计时器以来硬件计时器已满。

因此，在这种情况下，我会递增软件计时器的高位字。

然后将软件时间的高位 32 位与硬件定时器的低位 32 位组合起来。

一个很好的副作用是无需禁用中断。

我能看到的唯一问题是，如果编译器优化重新排序代码以便首先读取硬件计时器会怎样？然后我可以获得一个中断，在我有机会读取它之前增加软件计时器。

起初我以为我可以通过在读取两个计时器时禁用中断来解决这个问题，但是如果编译器对代码重新排序，因此 DisableInterrupts() 来得太晚了怎么办？