risc-v--定时任务

课前准备

定时器中断的触发是由硬件来检查和处理的。在RISC-V架构中，CLINT（Core Local Interruptor）负责管理定时器中断。具体来说，硬件会不断比较 mtime 寄存器和每个硬件线程的 mtimecmp 寄存器的值，当 mtime 的值达到或超过 mtimecmp 的值时，硬件会触发一个定时器中断。

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CLINT（Core Local Interruptor）寄存器的布局。

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| CLINT_BASE                |
+---------------------------+
| MSIP[0]                   |
+---------------------------+
| MSIP[1]                   |
+---------------------------+
| ...                       |
+---------------------------+
| MSIP[N-1]                 |
+---------------------------+
| RESERVED                  |
+---------------------------+
| MTIMECMP[0]               |
+---------------------------+
| MTIMECMP[1]               |
+---------------------------+
| ...                       |
+---------------------------+
| MTIMECMP[N-1]             |
+---------------------------+
| RESERVED                  |
+---------------------------+
| MTIME                     |
+---------------------------+

详细说明
基地址（CLINT_BASE）：

CLINT寄存器的基地址，通常定义为 0x2000000L。
MSIP 寄存器（Machine Software Interrupt Pending Registers）：
每个硬件线程（hart）都有一个MSIP寄存器，用于触发软件中断。
地址从 CLINT_BASE 开始，每个寄存器占用4字节。
例如，MSIP[0] 的地址是 CLINT_BASE + 0 4，MSIP[1] 的地址是 CLINT_BASE + 1 4，以此类推。

MTIMECMP 寄存器（Machine Timer Compare Registers）：
每个硬件线程都有一个MTIMECMP寄存器，用于设置定时器中断的触发时间。
地址从 CLINT_BASE + 0x4000 开始，每个寄存器占用8字节。
例如，MTIMECMP[0] 的地址是 CLINT_BASE + 0x4000 + 0 8，MTIMECMP[1] 的地址是 CLINT_BASE + 0x4000 + 1 8，以此类推。

MTIME 寄存器（Machine Timer Register）：
这是一个全局寄存器，记录自系统启动以来的时钟周期数。
地址是 CLINT_BASE + 0xBFF8，占用8字节。

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硬件定时器中断

系统启动时候， 不会初始化MTIMECMP， 需要自己手动的去设置，

#define CLINT_BASE 0x2000000L
#define CLINT_MTIME (CLINT_BASE + 0xBFF8)

void timer_load(int interval)
{
    int id = r_mhartid();
    //从MTIME读取最新的值，加上一个固定的触发间隔，进行初始化
    *(uint64_t*)CLINT_MTIMECMP(id) = *(uint64_t*)CLINT_MTIME + interval;
}

陷入入口， 触发时间中断处理

reg_t trap_handler(reg_t epc, reg_t cause)
{
    reg_t return_pc = epc;
    reg_t cause_code = cause & MCAUSE_MASK_ECODE;
    
    if (cause & MCAUSE_MASK_INTERRUPT) {
        switch (cause_code) {
    
        case 7:
            uart_puts("timer interruption!\n");
            timer_handler();
            break;
        
    } else {
    
    }

    return return_pc;
}

timer_handler 处理时候，还要触发一个时间中断。 循环往复，如此，酸爽。
_tick 是一个全局变量， 所有hart共享。怎么保证线程安全呢？

static uint32_t _tick = 0;
void timer_handler() 
{
    _tick++;
    printf("tick: %d\n", _tick);
    timer_load(TIMER_INTERVAL);
}

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软件定时器中断

硬件：精度高， 资源少， 不灵活
软件：资源多， 灵活，精度稍微差一些

void timer_handler() 
{
    _tick++;
    printf("tick: %d\n", _tick);
    timer_check(); // 在触发之前加上了一个任务多检查，去执行用户的任务，这一步有时间消耗
    timer_load(TIMER_INTERVAL);
    schedule();
}