詳細介紹下Aurix芯片的STM模塊

1. STM硬件資源

1.1 STM硬件單元

TC37x芯片有3個STM模塊，每個STM模塊可以產(chǎn)生兩個SRx_INT中斷信號（通過STM模塊的Compare功能實現(xiàn)，下文介紹），Davinci OS中的硬件定時器就是使用STM模塊的SRx_INT中斷信號。

1.2 STM時鐘

系統(tǒng)冷啟動或者系統(tǒng)復位后，fSTM=50MHz，也就是fSTM的一個tick為1/(50*(10^6)) = 0.00000002 s = 20ns.

Note: TC37x的時鐘系統(tǒng)后面的文章再介紹，本文默認系統(tǒng)啟動后fSTM就為50MHz.

1.3 STM中斷源

在1.1章節(jié)中介紹了TC37x有3個STM硬件單元，每個STM硬件單元可以產(chǎn)生兩個中斷信號，中斷號計算公式如下截圖所示：

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

2. 功能描述

2.1 功能特色

一個不受約束的64-bit計數(shù)器，也就是能產(chǎn)生一個0– 2^64的計數(shù)，如果我們使用fSTM = 50MHz，那么計數(shù)器的最大計數(shù)值對應的最大時間為：2^64 * 20ns = 4270079.647..天 = 11698 年，也就說實際使用中這個計數(shù)器不可能溢出。

這個64b-bit計數(shù)器可以同步讀出。理論上，TC37x是32-bit系統(tǒng)，每個指令周期頂多能讀32-bit數(shù)據(jù)，TC37x芯片是怎么保證64-bit計時器值同步讀出來的了？-- 通過STM_CAP寄存器機制，后面介紹。

64 位計數(shù)器的不同 32 位部分可以同步讀取。STM的64-bit提供了6個32-bitTimer可以同步讀出來，后文介紹。

基于與部分 STM 內(nèi)容的比較匹配，靈活地生成服務請求。通過STM_CMPx的比較機制靈活的產(chǎn)生服務請求事件，后文具體介紹。

系統(tǒng)啟動后，STM自動啟動。

如果ARSTDIS.STMxDIS被清除，則Application Reset也會ResetSTM registers；如果ARSTDIS.STMxDIS沒有被清除，則Application Reset不會ResetSTM registers，只有System Reset才會ResetSTM registers.

2.2 STM計時器Timer

STM作為Timer時，可以提供7個不同基準的Timer：

STM_TIM0: 基準為2^0 tick = 1 tick = 20 ns，也就是每20 ns，計數(shù)器加1.

STM_TIM1: 基準為2^4 tick = 16 tick = 320 ns，…

STM_TIM2: 基準為2^8 tick = 256 tick = 5120 ns = 5.120 us，…

STM_TIM3: 基準為2^12 tick = 4096 tick = 81920 ns = 81.92 us，…

STM_TIM4: 基準為2^16 tick = 65536 tick = 1310720 ns= 1.31072 ms，…

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

STM_TIM6: 基準為2^32 tick = 4294967296 tick = 85899345920 ns = 85.899345920 s，…

理論上，TC37x是32-bit系統(tǒng)，每個指令周期頂多能讀32-bit數(shù)據(jù)且在讀取32-bit數(shù)據(jù)的時候STM是不會停下來等你再讀另一個32-bit的數(shù)據(jù)的，TC37x芯片是怎么保證64-bit計時器值同步讀出來的了？-- 通過STM_CAP寄存器機制，每次讀取其中一個寄存器 TIM0 至 TIM5 時，它都會鎖定 STM 高部分的內(nèi)容。因此，在讀取下部時， CAP 完全同時保存計時器的上限值。然后，第二個讀取操作將讀取 CAP 的內(nèi)容以獲得完整的計時器值。

2.3 STM比較器功能

64 位系統(tǒng)計時器的內(nèi)容可以與 CMP0 和 CMP1 寄存器中存儲的兩個比較值的內(nèi)容進行比較。服務請求可以在 STM 與 CMP0 或 CMP1 寄存器的比較匹配上生成。

2.3.1 STM比較功能寄存器

CMCON(Compare Match Control Register)寄存器的MSIZEx位域配置CMPx寄存器從0-bit開始多少位用來和STM比較，MSTARTx位域配置STM Counter的哪一位開始和CMPx寄存器比較。

2.3.2 STM比較器功能示例

如下圖所示，對應的CMCOM的配置為：

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

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

MSIZE0 = 10001B = 17D : Compare Register0從0-bit開始的7個bit用于比較

MSTART0 = 01010B = 10D : 和STM的第10-bit位開始的7個bit比較

CMP1類似……

Compare成功后，就會產(chǎn)生Event，Event可用于配置中斷。

2.3.3 STM比較器中斷控制

Compare中斷事件產(chǎn)生舉例：

第1步：配置STMx_CMCON. MSTARTx位域，設置比較寄存器在STM中的起始位置

第2步：配置STMx_CMCON.MSIZEx使用STM_CMPx的寬度（多少bit）

第3步：配置STM_CMPx.CMPVAL[31:0]定時器值

第4步：配置STM_ICR.CMPxOS到時觸發(fā)STMIR0還是STMIR1中斷

第5步：配置STM_ICR.CMPxEN使能中斷，等待定時中斷觸發(fā)

中斷觸發(fā)后：在中斷服務例程（ISR，中斷服務函數(shù)）里設置STM_ISCR.CMPxIRR=1清除中斷，并重復上述第5步操作重新使能中斷，等待中斷觸發(fā)

2.4 配置STM是否在Debug時停止

OCS.SUS[27:24]位域配置為0時,STM計時不會被外部調(diào)試器的操作打斷; OCS.SUS[27:24]位域配置為2, 在使用調(diào)試器Stop程序的時候，STM會同步Stop計時。

3. AUTOSAR OS中的配置

3.1 OsHardwareTimerChannels

Davinci的SIP包中硬件相關的配置都是默認配置好，TC37x芯片有三個STM定時器，每個STM有兩個通道（也就每個STM能產(chǎn)生兩個中斷事件）。

3.2 OsIsrs中配置STM中斷

OsIsrs中關于STM產(chǎn)生的中斷也是默認配置好的，使用三個STM的Channel0通道。

3.3 OsCounters引用STMTimer

OsCounsters使用硬件定時器STM，需要引用STM的配置。

4. 總結

STM一般用作Os的Timer，如果OS中配置使用了STM，那么應用就不能再使用了。具體怎么使用，那就是Os的靜態(tài)代碼實現(xiàn)的了。作為學習，我們理解了STM的Compare Operation機制就能去閱讀Os是怎么配置寄存器實現(xiàn)Timer功能的了。

審核編輯：劉清