TC3xx芯片STM介绍

前言

基于Aurix芯片的Davinci工具链的MICROSAR OS的系统Counter(系统心跳)使用的硬件时钟STM（System Timer），在学习OS前有必要了解下Aurix芯片的STM模块。本文就来详细介绍下Aurix芯片的STM模块。

缩略词

参考文档：

1. TriCoreTM TC1.6.2 core architecture manual

2. AURIXTC3XX_um_part1_v2.0.pdf

3. TC37x_appx_um_v2.0.pdf

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正文

1. STM硬件资源

1.1 STM硬件单元

TC37x芯片有3个STM模块，每个STM模块可以产生两个SRx_INT中断信号（通过STM模块的Compare功能实现，下文介绍），Davinci OS中的硬件定时器就是使用STM模块的SRx_INT中断信号。

1.2 STM时钟

系统冷启动或者系统复位后，f_STM=50MHz，也就是f_STM的一个tick为1/(50*(10^6)) = 0.00000002 s = 20ns.

Note: TC37x的时钟系统后面的文章再介绍，本文默认系统启动后f_STM就为50MHz.

1.3 STM中断源

在1.1章节中介绍了TC37x有3个STM硬件单元，每个STM硬件单元可以产生两个中断信号，中断号计算公式如下截图所示：

e.g. STM0的SR0_INT = 0x300 + 0*8 + 0*4 = 0x300 = 768.

2. 功能描述

2.1 功能特色

• 一个不受约束的64-bit计数器，也就是能产生一个0– 2^64的计数，如果我们使用f_{​
  STM} = 50MHz，那么计数器的最大计数值对应的最大时间为：2^64 * 20ns = 4270079.647..天= 11698 年，也就说实际使用中这个计数器不可能溢出。

• 这个64b-bit计数器可以同步读出。理论上，TC37x是32-bit系统，每个指令周期顶多能读32-bit数据，TC37x芯片是怎么保证64-bit计时器值同步读出来的了？-- 通过STM_CAP寄存器机制，后面介绍。

• 64 位计数器的不同 32 位部分可以同步读取。STM的64-bit提供了6个32-bit Timer可以同步读出来，后文介绍。

• 基于与部分 STM 内容的比较匹配，灵活地生成服务请求。通过STM_CMPx的比较机制灵活的产生服务请求事件，后文具体介绍。

• 系统启动后，STM自动启动。

• 如果ARSTDIS.STMxDIS被清除，则Application Reset也会Reset STM registers；如果ARSTDIS.STMxDIS没有被清除，则Application Reset不会Reset STM registers，只有System Reset才会Reset STM registers.

2.2 STM计时器Timer

STM作为Timer时，可以提供7个不同基准的Timer：

STM_TIM0: 基准为2^0 tick = 1 tick = 20 ns，也就是每20 ns，计数器加1.

STM_TIM1: 基准为2^4 tick = 16 tick = 320 ns，…

STM_TIM2: 基准为2^8 tick = 256 tick = 5120 ns = 5.120 us，…

STM_TIM3: 基准为2^12 tick = 4096 tick = 81920 ns = 81.92 us，…

STM_TIM4: 基准为2^16 tick = 65536 tick = 1310720 ns = 1.31072 ms，…

STM_TIM5: 基准为2^20 tick = 1048576 tick = 209715220 ns = 0. 20971522 s，…

STM_TIM6: 基准为2^32 tick = 4294967296 tick = 85899345920 ns = 85.899345920 s，…

理论上，TC37x是32-bit系统，每个指令周期顶多能读32-bit数据且在读取32-bit数据的时候STM是不会停下来等你再读另一个32-bit的数据的，TC37x芯片是怎么保证64-bit计时器值同步读出来的了？-- 通过STM_CAP寄存器机制，每次读取其中一个寄存器 TIM0 至 TIM5 时，它都会锁定 STM 高部分的内容。因此，在读取下部时， CAP 完全同时保存计时器的上限值。然后，第二个读取操作将读取 CAP 的内容以获得完整的计时器值。

2.3 STM比较器功能

64 位系统计时器的内容可以与 CMP0 和 CMP1 寄存器中存储的两个比较值的内容进行比较。服务请求可以在 STM 与 CMP0 或 CMP1 寄存器的比较匹配上生成。

2.3.1 STM比较功能寄存器

CMCON(Compare Match Control Register)寄存器的MSIZEx位域配置CMPx寄存器从0-bit开始多少位用来和STM比较，MSTARTx位域配置STM Counter的哪一位开始和CMPx寄存器比较。

2.3.2 STM比较器功能示例

如下图所示，对应的CMCOM的配置为：

• MSIZE0 = 10001B = 17D; MSTART0 = 01010B = 10D

• MSIZE1 = 00111B = 7D; MSTART1 = 00111B = 7D

MSIZE0 = 10001B = 17D : Compare Register0从0-bit开始的7个bit用于比较

MSTART0 = 01010B = 10D : 和STM的第10-bit位开始的7个bit比较

CMP1类似……

Compare成功后，就会产生Event，Event可用于配置中断。

2.3.3 STM比较器中断控制

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

2.4 配置STM是否在Debug时停止

OCS. SUS[27:24]位域配置为0时,STM计时不会被外部调试器的操作打断;  OCS. SUS[27:24]位域配置为2, 在使用调试器Stop程序的时候，STM会同步Stop计时。

3. AUTOSAR OS中的配置

3.1 OsHardwareTimerChannels

Davinci的SIP包中硬件相关的配置都是默认配置好，TC37x芯片有三个STM定时器，每个STM有两个通道（也就每个STM能产生两个中断事件）。

3.2 OsIsrs中配置STM中断

OsIsrs中关于STM产生的中断也是默认配置好的，使用三个STM的Channel0通道。

3.3 OsCounters引用STM Timer

OsCounsters使用硬件定时器STM，需要引用STM的配置。

4. 总结

STM一般用作Os的Timer，如果OS中配置使用了STM，那么应用就不能再使用了。具体怎么使用，那就是Os的静态代码实现的了。作为学习，我们理解了STM的Compare Operation机制就能去阅读Os是怎么配置寄存器实现Timer功能的了。

文章转载自公众号：汽车电子嵌入式