RTL 時間的處理

namezhyp發表於2024-12-10

有關時間的內容應該被拆分為兩部分：硬體和庫環境 在使用nemu時，硬體部分由nemu充當，在nemu裡對時間的處理如下：
首先檢視/nemu/src/device/timer.c，

static void rtc_io_handler(uint32_t offset, int len, bool is_write) {
  assert(offset == 0 || offset == 4);
  if (!is_write && offset == 4) {
    uint64_t us = get_time();
    rtc_port_base[0] = (uint32_t)us;
    rtc_port_base[1] = us >> 32;
  }
}

#ifndef CONFIG_TARGET_AM          //不用看
static void timer_intr() {
  if (nemu_state.state == NEMU_RUNNING) {
    extern void dev_raise_intr();
    dev_raise_intr();
  }
}
#endif

void init_timer() {
  rtc_port_base = (uint32_t *)new_space(8);
#ifdef CONFIG_HAS_PORT_IO
  add_pio_map ("rtc", CONFIG_RTC_PORT, rtc_port_base, 8, rtc_io_handler);
#else
  add_mmio_map("rtc", CONFIG_RTC_MMIO, rtc_port_base, 8, rtc_io_handler);
#endif
  IFNDEF(CONFIG_TARGET_AM, add_alarm_handle(timer_intr));
}

　　我們只需要關注 init_timer 和 io_handle 兩段，在這裡定義了0xa0000048作為時鐘的地址，透過add_poi_map註冊，為之後執行時的抽象暫存器做準備。為了讓各個平臺都能正確使用，所以將rtc_port_base拆成了兩個uint32數。

rtc_io_handle 這個函式里呼叫了 get_time() 這個函式，get_time() 位於 utils/timer.c 。這裡才是更靠近底層的程式碼：

static uint64_t boot_time = 0;

static uint64_t get_time_internal() {
#if defined(CONFIG_TARGET_AM)
  uint64_t us = io_read(AM_TIMER_UPTIME).us;

#elif defined(CONFIG_TIMER_GETTIMEOFDAY)    //預設用gettimeofday
  struct timeval now;
  gettimeofday(&now, NULL);
  uint64_t us = now.tv_sec * 1000000 + now.tv_usec;

#else
  struct timespec now;
  clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_COARSE, &now);
  uint64_t us = now.tv_sec * 1000000 + now.tv_nsec / 1000;
#endif

  return us;
}

uint64_t get_time() {              //給src/device/timer.c呼叫
  if (boot_time == 0) boot_time = get_time_internal();
  uint64_t now = get_time_internal();
  return now - boot_time;
}

　　這裡展示了get_time和get_time_interval兩個函式，標頭檔案根據情況呼叫。在POSIX下，gettimeodday這個函式要引用sys/time.h，time.h是C語言的庫，二者不同。gettimeofday這個函式會給出一個結構體，包含秒和毫秒兩變數，記錄從UNIX時間開始到現在的總毫秒數。gettimeofday將時間寫入now這個結構體，然後再轉換成毫秒數並返回。

　　get_time的基本思路，就是首先記錄一次boot_time作為啟動時的時間，然後每次都記錄一次當前時間，和boot_time做對比，他們的都是uint64，單位是毫秒。

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　　然後再看執行時環境這一邊。在這一部分，nemu和npc公用一份執行時暫存器和函式定義，但nemu有nemu.h，npc沒有，程式碼也是分開實現，但寫法基本是一樣的。總的來說，就是在time.c這個函式里，__am_timer_init函式讀取一次地址，設定初始時間，然後__am_timer_uptime函式讀取地址，並減去初始時間即可。

（注意，讀地址的時候先讀高位）

由於npc版程式碼沒有nemu.h，也沒有riscv.h，有的宏定義缺失，所以需要手動直接寫程式碼，不要用宏。

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　　然後再看npc這邊，我們可以參考講義，不需要實現什麼太多的內容，只需要實現和nemu的timer.c思路差不多、程式碼也差不多的函式。在pmem_read裡增加條件，申請讀時間的兩個地址時，就呼叫npc的時間函式，返回總毫秒數的高低32位即可。注意高位也要右移。

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