CS5536中MFGPT时钟的实现

MFGPT简介：

    全称：Multi-Function General Purpose Timer.

    它包括了8个timers，其中的6个工作在 working domain,频率为32 KHZ 和 14318 KHZ

    另外2个工作在 standy domain,频率为32 KHZ.

    对于输入时钟频率，都有15位可以用来分频，从而分别产生15种时钟频率.

     MFGPT1

I/O Reg

Clock Switch

Timer

    对于每一个MFGPT，都有4个 software accessible I/O寄存器：

     Up Counter, Comparator 1 Value, Comparator 2 Value, Setup register

    这4个寄存器初始化顺序：

       如果先初始化setup寄存器，那么在comparator 1 or 2 和 counter 都未初始化，为0时，

    时钟event 将会立即触发。

    所以应该：

        1.先初始化 comparator 1 or 2 ,

        2.然后 counter 清0 ，

        3.最后设置setup。

    寄存器的重新初始化顺序：

        1.清理 counter enable 为 0；

        2.清理中断使能: NMI Enable Reset Enable bits in MSRs,disable GPIO的输入输出

        3.更新 counter compare 1 or 2;

        4.清除任何已经设置的 event bits;

        5.set up 中断

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MFGPT寄存器描述符:

MFGPT的寄存器分为3部分：

  1. Standard GeodeLink Device MSRs

  2. MFGPT Specific MSRs

  3. MFGPT Native Registers

MSRs都是通过 __rdmsr() __wrmsr() 函数访问的,所有的MSRs都是64bits的，但是MFGPT Spcific MSRs是32bits的，对于高32bits的写会补齐，而读出来的高32bits是无效的。

  A. MFGPT Specific MSRs Summary:

     51400028h    r/w   MFGPT IRQ Mask(MFGPT_IRQ)

     51400029h    r/w   MFGPT NMI AND Reset Mask(MFGPT_NR)

     5140002Ah    r/w   MFGPT Reserved(MFGPT_RSVD)

     5140002Bh    r/w   MFGPT Clear Setup test(MFGPT_SETUP)

  B. MFGPT Native Registers Summary:

     这个寄存器组是通过 base + offsets访问的，base is MSR_LBAR_MFGPT(5140000Dh)

     如果我们只是创建一个时钟，即MFGPT0，则用到的offsets只有：

        00h    R/W    MFGPT0 Comparator 1(MFGPT0_CMP1)

        02h    R/W    MFGPT0 Comparator 2(MFGPT0_CMP2)

        04h    R/W    MFGPT0 Up Counter  (MFGPT0_CNT)

        06h    R/W    MFGPT0 Setup       (MFGPT0_SETUP)

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代码实现：

时钟工作原理：简单的说，就是给一个comparator寄存器设置一个初值，把counter寄存器置0，然后在setup寄存器中设置好工作模式，使能等位。counter寄存器就会在每一个到来的时钟脉冲后+1， 当counter = comparator 预设值时，发出一个时钟中断，通知系统一段时间过去了，系统时间应该增加了 

 

要使用MFGPT，只需在内核中注册mfgpt的 clock_event_device, clocksource.

clock_event_device的初始化： 

  重要的是.set_mode方法的初始化，它其实就是MFGPT的初始化函数：

inti_mfgpt_timer(enum clock_event_mode mode, struct clock_event_device *evt)
 {
   ...
   switch(mode){
   case CLOCK_EVT_MODE_PERIODIC:
       /**给comparator2 设置初值/
       outw(COMPARE, base + 2);
       /*counter 清 0*/
       outw(0, base + 4);
       /*设置setup*/
       outw(0xe310, base + 6);
       break;
   }
   ...
 }

 

 其中 base 是从0x8000000d中读出来的native msr基地址

 _rdmsr(0x8000000d, &basehi,&base),上面说了，读出来的高32位会被丢弃。

 base + 2, 4, 6刚好是 MFGPT0_CMP2, MFGPT0_CNT, MFGPT0_SETUP的地址。

 #define COMPARE ((14318000 + HZ/2) / HZ)

 

当然，注册clock_event_device之前，还要对此结构体中的cpumask, min/max_delta_ns,

等初始化，然后:

    /* connect multifunction timer0 comparator 2 to irq mapper*/
    _wrmsr(0x80000028, 0, 0x100);
    /* map unrestricted interrupt source Z4 to IG5 */
    _wrmsr(0x80000022, 0, 0x50000);

接着就可以 clockevents_register_device(mfgpt_clockevent) 了;

最后不要忘了，setup_irq(5, &irq5); 当然这个5号中断，必须要在之前定义.

其中这个irq5的中断处理函数 timer_interrupt要做的是：

    /*MFGPT_CNT_EN MFGPT_CMP2 2bits 置 1*/

    outw(0xc000, base + 6);

    mfgpt_clockevent.event_handler(&mfgpt_clockevent);

    return IRQ_HANDLED;

注册完clockevent, 就该注册 clocksource 了：

这里需要注意的是 .read 方法。 这个函数是内核，应用程序读取时间的接口

这个函数返回的是：

   return (cycle_t)(jiffies * COMPARE) + count;

显然，返回的是时钟晶振震荡的次数，由于时钟晶振振动的频率是可知的，所以从返回值可以推算出

当前时间。

在这个函数里，需要注意的是：

 由于延迟，或者中断等原因：count的值有可能出现回退,溢出，所以要对count寄存器进行校正：

    if (count < old_count && jifs == old_jifs) {
        count = old_count;
    }
    old_count = count;
    old_jifs = jifs;

就此，一个MFGPT时钟源已经注册完成。

在内核初始化进程 time_init() --> plat_time_init() --> init_mfgpt_clocksource()

来初始化这个时钟。