c - QEMU 中的 CPU 定时器供应

Question

我正在尝试用 CPU cortex m4 模拟 STM32 机器的时钟控制。它在 STM32 reference manual 中提供提供给内核的时钟由 HCLK 提供。

The RCC feeds the external clock of the Cortex System Timer (SysTick) with the AHB clock (HCLK) divided by 8. The SysTick can work either with this clock or with the Cortex clock (HCLK), configurable in the SysTick control and status register.

现在 Cortex m4 已经被 QEMU 模拟，我正在使用相同的 STM32 模拟。我的困惑是我应该提供我为 STM32 开发的“HCLK”时钟频率以将时钟脉冲发送到 cortex m4 还是 cortex -m4 本身设法拥有自己的 HCLK 时钟频率为 168MHz 的时钟？还是时钟频率不同？

如果我必须将这个频率传递给皮质 m4，我该怎么做？

Answer 1

QEMU 的模拟通常不会尝试模拟以兆赫兹速率发送脉冲的实际时钟线(这将非常低效)。相反，当 guest 对计时器设备进行编程时，计时器设备的模型会设置一个内部 QEMU 计时器以在适当的持续时间后触发(然后处理程序会引发中断线或执行模拟硬件行为所需的任何操作)。持续时间是根据 guest 写入设备寄存器的值以及时钟频率的值计算得出的。

QEMU 没有任何基础设施来处理诸如可编程时钟分频器或在 SoC 周围路由时钟信号的“时钟树”(可以添加一个，但还没有人设法解决)。相反，计时器设备通常使用硬编码频率编写，或者可以编写为具有 QOM 属性，该属性允许由开发板或创建它们的 SoC 模型代码设置频率。

特别是对于 Cortex-M 模型中的 SysTick 设备，当前的实现将对它使用的 QEMU 计时器进行编程，其持续时间对应于以下频率:

• 1MHz，如果客户已将 CLKSOURCE 位设置为 1(处理器时钟)
• 如果 guest 已将 CLKSOURCE 设置为 0(外部引用时钟)，则电路板模型已通过“system_clock_scale”全局变量配置(例如，mps2 电路板为 25MHz)

(system_clock_scale 全局应设置为 NANOSECONDS_PER_SECOND/clk_frq_in_hz。)

1MHz 只是一个愚蠢的硬编码值，还没有人费心去改进它，因为我们还没有遇到关心的访客代码。 system_clock_scale 全局虽然笨重但有效。

这些都不会影响模拟 QEMU CPU 的速度(即它在给定时间段内执行的指令数)。默认情况下，QEMU CPU 将“尽可能快”地运行。您可以使用 -icount 选项来指定您希望 CPU 以相对于实时的特定速率运行，这会隐式设置“cpu 频率”，但这只会粗略地设置一个平均值——一些说明将以一种不太可预测的方式比其他人跑得快得多。总的来说，QEMU 的理念是“尽可能快地运行客户代码”，我们不会尝试任何接近周期精确或时间紧迫的仿真。

截至 2020 年的更新:QEMU 现在有一些用于建模时钟树的 API 和基础设施，这在源代码树的 docs/devel/clocks.rst 中有记录。这基本上是上述概念的形式化版本，使一个设备更容易告诉另一个设备“我的时钟速率现在是 20MHz”，而无需像“system_clock_scale”全局变量或临时 QOM 属性这样的黑客攻击。