【OS】AUTOSAROSCounter实现原理（上篇）

1.STM比较器的中断控制

Os Hardware Counter引用STM Channel后，Os Tick的实现就是依赖STM的compare中断事件：

Compare中断事件产生举例：

第1步：配置STMx_CMCON. MSTARTx位域，设置比较寄存器在STM中的起始位置

第2步：配置STMx_CMCON.MSIZEx使用STM_CMPx的宽度（多少bit）

第3步：配置STM_CMPx. CMPVAL[31:0]定时器值

第4步：配置STM_ICR.CMPxOS到时触发STMIR0还是STMIR1中断

第5步：配置STM_ICR.CMPxEN使能中断，等待定时中断触发

中断触发后：在中断服务例程（ISR，中断服务函数）里设置STM_ISCR.CMPxIRR=1清除中断，并重复上述第5步操作重新使能中断，等待中断触发。参考：《TC3xx芯片STM介绍》

2.OsCounter类别及其适用场景

表1：软件Counter和硬件Counter区别

表2：硬件Counter的具体细分

表1容易理解，表2在AUTOSAR OS文档中是找不到的，来自TC3xx硬件平台上Os Counters的具体实现总结，详细可以看第3章节的Os Counter配置。

3.OsCounter配置

3.1 OsCounter配置容器

Short Name: 配置Counter的名字，用来标识一个Counter, 生成的配置代码中会使用这个名字。

Counter Max Allowed Value: 一个Counter的最大值，其配置范围为 [1, 2147483647] (0x7FFF FFFF == 2147483647), 这个值在计算使用同一个Counter的Job（Job来自于Alarm或者ScheduleTable的请求）的优先级的时候会使用到。至于为什么可配置最大值是2147483647，还不清楚。可能是这个最大值已经能满足所有工况了？

Counter Min: 一个Counter的最小值，其配置范围为 [1, Counter Max Allowed Value - 1].

Counter Ticks Per Base:

官方解释：TICKSPERBASE属性指定达到计数器特定单位所需的tick数。解释是针对具体实施的。

该值是通过将所需计数器周期（OsSecondsPerTick）除以单个硬件刻度的周期来计算的，该周期是通过频率的倒数（1/fosc）来计算的。如果Counter配置为Software Counter, 则这个值恒为1.

个人理解：比如如果我们配置的Seconds Per Tick为0.001s, 也就是1ms, 使用的是STM硬件时钟，那么(1/fstm) * Counter Ticks Per Base == Seconds Per Tick == 0.001s.

Counter Type: 配置为软件counter还是硬件counter.

Seconds Per Tick:

官方解释：一个计数器tick的时间（秒）。该值以秒为单位指定计数器所需的tick周期。

个人理解：配置Os Tick时基，也就是一个Os Tick是多少秒。

注意：Os Tick和使用的硬件时钟的Tick不是一个意思。Os Tick == Seconds Per Tick == (1/fstm) * Counter Ticks Per Base

3.2 OsDriver配置容器

只有配置为Hardware Counter的才需要配置OsDriver.

Driver High Resolution: 配置改Hardware counter是否是一个高精度的定时器。对于高精度Counter的解释见下文。

3.3 PIT和HRT

3.3.1 Periodical Interrupt Timer (PIT)

定时器硬件设置为以严格的周期性间隔（例如1ms）生成定时器中断请求。在操作系统运行期间，间隔不会更改。

在每个定时器产生的ISR中，OS会检查Alarm和Schedule-table的到期情况，并执行配置的操作（e.g. SetEvent…）。

配置PIT的步骤：

-Counter Type配置为HARDWARE, 同时在OsDriver配置容器中引用对应的硬件通道。

-OsDriverHighResolution配置为FALSE.

-属性“OsSecondsPerTick”指定中断生成的周期时间。

-属性“OsCounterTicksPerBase”指定达到“OsSecondsPerTick”所需的计时器计数器周期数。

注意：OS将自动向配置中添加适当的ISR.

3.3.2 High Resolution Timer (HRT)

定时器硬件设置为在执行Alarm或Schedule-table动作时生成一个定时器中断请求。

在每个定时器产生的ISR中，OS会执行该操作，计算下一个操作的定时器间隔，并用新的到期时间重新编程定时器硬件。

配置HRT的步骤：

-Counter Type配置为HARDWARE, 同时在OsDriver配置容器中引用对应的硬件通道。

-OsDriverHighResolution配置为TRUE.

-属性“OsSecondsPerTick”指定中断生成的周期时间。

-属性“OsCounterTicksPerBase”必须设置为10.

-属性“OsCounterMaxAllowedValue”必须设置为0x3FFFFFFF.

注意：

1. OS将自动向配置中添加适当的ISR.

2. 为避免操作系统时基损坏，HRT ISR的延迟时间不得超过硬件计数器周期的一半。例如，对于16位硬件计时器，半个硬件计数器周期是从0计数到0x7FFF所需的时间。

3.4 Counters类别汇总

从第2章节，我们得知，分类各种各样，这里又多了PIT和HRT的分配，是不是都晕了。通过下表可以清楚的理解他们的包含关系。

表3: Counter的分类及其包含关系

3.5 PIT和PFRT对比

通过表3我们知道，PIT和PFRT除了Driver Hardware Timer Channel Ref配置不一样外，其他的配置都可以一样，Driver Hardware Timer Channel Ref引用GPT channel为PIT，引用STM Channel则为PFRT.

其生成的配置代码差异如下：

我们举例几个由代表性的配置文件看看差异：

Os_Counter_Cfg.h

左边配置为PFRT，就会配置OS_CFG_COUNTER_PFRT_USED为STD_ON；右边配置为PIT，就会配置OS_CFG_COUNTER_PIT_USED为STD_ON.

Os_Counter_Lcfg.c

PFRT和PIT的配置结构体也是有差异的，后文我们具体分析PFRT的配置代码。

4.OsCounter具体实现

我们这里以PFRT为例具体讲解Counter的实现。

感兴趣的可以阅读下篇。

End

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