xworks时钟与中断_哈尔滨工业大学

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• VxWorks提供多个库支持时钟接口
–sysLib—提供系统时钟和辅助时钟接口 –tickLib—时钟节拍支持库 –wdLib—看门狗定时器支持库 –timexLib—执行计时接口，可以对任何函数或一组函数 的执行进行计时—常用来测量程序的执行时间 – clockLib—POSIX兼容的时钟库 – timerLib—POSIX兼容的定时器库
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应用实例1
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应用实例2
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应用实例3
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第5章 VxWorks时钟与中断
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主要内容
1、时钟管理
– – – – –
系统时钟 辅助时钟 时间戳 看门狗定时器 POSIX定时器
2、中断 3、异常
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• taskDelay( )、wdStart( )、KernelTimeSlice( )、信 号量及消息队列中的timeout等都依赖于系统时钟 的tick大小 • taskDelay(ticks)—它只能实现10ms以上的延迟 • wdStart( )—也只能实现10ms以上的延迟，但比 taskDelay( )更精确
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• 任何任务都可以通过创建一个看门狗定时器，经 过指定的延时后，实现在系统时钟ISR的上下文中 运行指定的程序
– 看门狗可以作为普通定时器使用，延迟精度为ms级， 比taskDelay()要高 – taskDelay()接口函数受任务切换时间的影响，故其延 迟精度不高 – 对中断服务程序的限制同样适用于被看门狗定时器调 用的函数
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1.3 时间戳(Timestamp)
• 时间戳依附于系统定时器，在 “\target\src\drv\timer\xxxTimer.c”中实现 • 时间戳采用查询方式取得当前定时器的硬件计 数值，去除了中断处理负担，一般能获得比系 统时钟高几十倍的分辨率，这取决于一个tick 包含多少个硬件计数 • VxWorks系统组件中，只有WindView使用了 timestamp来获取高分辨率的时标
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时间戳提供的接口函数
cpu特殊功能寄存器
定时器的基准频率
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1.4 看门狗定时器 （Watchdog Timers）
– 设置辅助时钟中断tick数 – 注册查询设备的时钟中断服务程序 – 打开/关闭辅助时钟中断等
• 这种方式需要：
– 目标机上有辅助时钟支持 – 查询设备的时钟中断服务程序
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应用实例
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启动看门狗定时器
取消一个正在计时的看门狗定时器
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1.1 系统时钟
• 系统时钟为VxWorks内核提供时钟基准 • 系统时钟管理提供以下功能：
– 增加Ticks计数值（系统时钟触发时钟中断，调用 tickAnnounce） – 以一定的时间间隔或在特定的时间调度或发送告警到 一个任务 – 处理任务调度中的时间片轮循 – 更新延时和超时计数器（如在任务等待信号量、消息、 或事件时的超时处理）
– 在wdStart()中指定被延时的程序P。计时结束时，程 序P将会运行。程序P在任务T的上下文之外运行 – 程序P通常用于完成一些必要处理的工作，P执行完 后，将控制交还给任务T
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• 辅助时钟同样需要提供辅助时钟中断挂接、设置 辅助时钟中断tick数、打开/关闭辅助时钟中断等 函数。
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• sysClkRateSet()—设置系统时钟速率
每秒钟时钟中断的次数，即tick的数目
• sysClkRateGet()—获取系统时钟速率
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看门狗定时器作为普通定时器使用
• 若需要将一个任务T的执行往后延时，可以使用 看门狗定时器
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• VxWorks使用3个时钟（timer），分别用于系统 时钟，辅助时钟和时间戳（timestamp）
– Timer0：用于系统时钟（system clock），可用 sysClkRateSet()改变速率，默认值时60次/秒。 VxWorks下的watchdog基于timer0 – Timer1用于辅助时钟（auxiliary clock），在config.h中 定义了最大速率，最小速率和实际速率初值。可用 sysAuxClkRateSet()改变速度。用户可以用 sysAuxClkConnect()定义辅助时钟的定时任务 – Timer2：用于时间戳（timestamp），从系统开始运行 时就一直递增，可以用来获得系统运行时间，在 windview工具中被使用。用户程序也可以通过 sysTimestamp()得到运行时间
• 看门狗定时器是系统时钟中断处理的延伸 • 看门狗机制允许延时执行一个指定函数，该函 数一般在系统时钟中断上下文中进行，而和创 建或启动该定时器的任务无关 • Watchdog timer作为系统时钟中断服务程序的 一部分来维护 – 与Watchdog timer相关联的函数是作为中断 服务代码执行的，并处于系统时钟中断级别
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• 重点掌握
– 系统时钟 – 看门狗定时器 – 中断
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1、时钟管理
• 时钟管理在内核中占有非常重要的地位
– 内核中大量的函数都是基于时间驱动的。如一些周期 性函数等，都需要内核提供时间 – 内核必须管理系统的运行时间以及当前日期和时间 – 内核也要为用户空间提供一组系统调用以获取实际日 期和实际时间 – 内核必须能为用户提供延迟、定时等功能
• 内核必须在硬件的帮助下才能计算和管理时间。 硬件为内核提供了一个系统定时器以计算时间流 逝
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• 系统定时器频率（HZ）：系统定时器以某种频率 自行触发时钟中断，该频率在系统启动时对硬件 进行设置，称作时钟频率，又称节拍率。 • 节拍：系统时钟连续两次时钟中断的间隔时间， 称作节拍（tick），等于节拍率分之一 • 时钟中断对于管理操作系统尤为重要，大量内核 函数都是利用时间中断周期执行或累积了一定数 量的时钟节拍数时才执行。
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时钟函数原型
• sysClkConnect()—为系统时钟挂接时钟处理程 序
系统时钟中断处理程序，在usrRoot中调用， 将usrClock挂接到系统时钟中断
• sysClkEnable—使能系统时钟中断
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• 看门狗的数据结构
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wdLib提供的函数调用
分配并初始化一个看门狗定时器 终止并释放一个看门狗定时器
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Βιβλιοθήκη Baidu
系统时钟调用接口
•时钟调用接口由sysLib和tickLib库提供支持， 常用接口如下：
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• 系统时钟提供了中断连接、频率设置和中断允许 等初始化函数，定义在 “\target\src\drv\timer\xxxTimer.c”中，它们在 bootConfig.c和sysLib.c中（usrRoot()）被调用进 行系统时钟初始化
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• 如果需要选择另外的硬件定时器作为系统时钟， 可以修改该文件，一般用缺省的就行 • 时钟中断频率由SYS_CLK_RATE指定，在 config.h中定义，一般在10~1000之间，缺省值为 60或100
– 1个tick=1000/60毫秒（精确到10ms）
• 任务调度和上下文切换是基于系统时钟中断处理 进行的，上下文切换时间长短和精度由 SYS_CLK_RATE决定
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应用实例
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• 常用辅助时钟实现高速轮循设备：辅助时钟产生 中断，由该时钟中断服务来查询设备状态。 • 采用这种方式所要进行的操作有
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1.2 辅助时钟
• 辅助时钟（sysAuxClk）是另外一种获得更高分 辨率时钟的机制（1ms甚至us级） • 它启动一个与系统时钟不同的硬件定时设备，挂 接用户自己的中断处理函数，去掉内核驱动的负 担，时钟分辨率的高低取决于硬件定时器的精度 和用户中断函数的长短 • 辅助时钟在“\target\src\drv\timer\xxxTimer.c”中 实现，结构和系统时钟类似. • 在config.h中设置辅助时钟tick数的最大值 （AUX_CLK_RATE_MIN）和最小值 (AUX_CLK_RATE_MAX)