VxWorks中高精度实时时钟的实现及C语言汇编混合编程

 

最近一个项目中需要在VxWorks下使用一个高精度实时时钟，要求精度为1ms，溢出时间大于5小时。VxWorks提供系统时钟，该时钟在操作系统启动后开始计数，精度为1个tick，可以通过tickGet()获取当前计数值。因为系统时钟默认工作频率为60Hz，则1个tick相当于16.7ms，不符号我们的精度要求。虽然可以通过sysClkRateSet(1000)，把精度提高到1ms，但1kHz的系统时钟中断频率会使得CPU的开销大增。

考虑到像nanoSleep()这样的应用其计时精度可以达到纳秒级，CPU中肯定有相应的ns级的时钟提供。项目使用的硬件平台为PC104，处理器为300MHz X86兼容CPU，在VxWorks函数手册（vxworks_os_libraries_api_reference）中察看CPU相关的函数库，果然在pentiumALib中找到pentiumTscGet32()、pentiumTscGet64()、pentiumTscReset() 这3个API可以对CPU中内建的TSC进行操作。TSC即Time Stamp Counter，为Pentium系列CPU提供的64位时戳计数器，该计数器在CPU上电或复位后每个指令周期计数一次，Intel保证TSC的溢出周期大于10年。像我们使用的300MHz的CPU，其TSC精度约为33ns，溢出周期约为19303年，这完全符合我们项目的要求。但令人faint的是，在downloadable project中包括了pentiumLib.h这个头文件后项目竟然不能编译通过！无奈之下仔细察看手册中对TSC相关函数的说明，手册曰：这三个函数都是通过汇编实现的，要读TSC寄存器只需使用RDTSC这条指令，它会将TSC的当前值低32位放入EAX寄存器，高32位放入EDX寄存器。那我岂不只要在我的应用程序中插入这么一段汇编就可以了，关键是怎么在VxWorks下使用C语言跟汇编混合编程呢？

还好以前看过一点《Linux内核源代码情景分析》，在上册的第一章中就有关于GCC中C语言汇编混合编程的介绍，而VxWorks使用的编译器正是GCC！那不妨就来试一试吧，于是有了下面的代码：

/**************************************************************************

*

* getTsc - Get TSC count

*

* 获取TSC（时戳计数器）计数值，将计数器高位存入pHi,低位存入pLo

*

* RETURNS: N/A

*/

void getTsc(unsigned int *pHi, unsigned int *pLo)

{

        unsigned int hi, lo;

        __asm__ __volatile__(

                "rdtsc/n

                movl %%eax, %0/n

                movl %%edx, %1"

                :"=b"(lo),"=c"(hi)

                :

                :"memory"

                );

        *pHi = hi;

        *pLo = lo;

}

/**************************************************************************

*

* getTsc - Get the lower half of TSC count

*

* 获取TSC（时戳计数器）低32位计数值

*

* RETURNS: TSC低32位计数值

*/

unsigned int getTsc32(void)

{

         unsigned int tmp;

        __asm__ __volatile__(

                "rdtsc/n

                    movl %%edx, %0"

                   :"=c"(tmp)

                   :

                   :"memory"

                );

         return tmp;

}

如果使用PowerPC平台，PowerPC提供的TB（Time Base）寄存器类似于Pentium的TSC，VxALib中提供vxTimeBaseSet() 和 vxTimeBaseGet()两个函数来对TB寄存器进行读写操作。（感谢柏飞电子的FZZ提供PowrPC方面的技术支持！）