计数器和时钟中断

.vscode/settings.json

@@ -22,6 +22,9 @@
         "task.h": "c",
         "interrupt.h": "c",
         "vector": "c",
-        "stdlib.h": "c"
+        "stdlib.h": "c",
+        "cassert": "c",
+        "*.inc": "c",
+        "clock.h": "c"
     }
 }

src/Makefile

@@ -52,6 +52,7 @@ $(BUILD_PATH)/kernel.bin:$(BUILD_PATH)/kernel/start.o \
 		$(BUILD_PATH)/kernel/handle.o\
 		$(BUILD_PATH)/kernel/interrupt.o\
 		$(BUILD_PATH)/lib/stdlib.o\
+		$(BUILD_PATH)/kernel/clock.o\
 
 	$(shell mkdir -p $(dir $@))
 	ld -m elf_i386 -static $^ -o $@ -Ttext $(KERNEL_ENTRY_POINT)

src/include/onix/clock.h

@@ -0,0 +1,19 @@
+
+#ifndef ONIX_CLOCK_H
+#define ONIX_CLOCK_H
+
+
+#define PIT_CHAN0_REG 0X40  // 设置计数器 0
+#define PIT_CHAN2_REG 0X42  // 设置计数器 2  我们用不到
+#define PIT_CTRL_REG 0X43  // 控制字, 端口号是0x43, 8位寄存器, 控制字寄存器也是模式控制寄存器, 用于指定计数器的工作方式, 读写格式, 以及数字制式
+
+
+#define HITS 100  // 我们设置的 每秒钟想要发生中断的次数, 当然也不能太低或者太高, 因为要在计数器寄存器(16)位存放
+#define OSCILLATOR 1193182  // 每秒钟时钟震荡次数
+#define CLOCK_COUNTER (OSCILLATOR / HITS)  // 如果想每秒钟 发生 HITS 次中断, 需要给计数器设置为 总震荡次数/我们想要发生的次数 得到每次发生中断需要计算的计数器
+#define HIT_GAP (1000 / HITS)  // 1秒有1000ms, 算出来每次 中断的间隔时间, 也就是 每个时间片 大概10ms
+
+
+void clock_init();
+
+#endif

src/include/onix/interrupt.h

@@ -17,6 +17,24 @@
 #define PIC_S_DATA 0xa1 // 从片的数据端口
 #define PIC_EOI 0x20    // 通知中断控制器中断结束
 
+#define IRQ_CLOCK 0      // 时钟
+#define IRQ_KEYBOARD 1   // 键盘
+#define IRQ_CASCADE 2    // 8259 从片控制器
+#define IRQ_SERIAL_2 3   // 串口 2
+#define IRQ_SERIAL_1 4   // 串口 1
+#define IRQ_PARALLEL_2 5 // 并口 2
+#define IRQ_FLOPPY 6     // 软盘控制器
+#define IRQ_PARALLEL_1 7 // 并口 1
+#define IRQ_RTC 8        // 实时时钟
+#define IRQ_REDIRECT 9   // 重定向 IRQ2
+#define IRQ_MOUSE 12     // 鼠标
+#define IRQ_MATH 13      // 协处理器 x87
+#define IRQ_HARDDISK 14  // ATA 硬盘第一通道
+#define IRQ_HARDDISK2 15 // ATA 硬盘第二通道
+
+#define IRQ_MASTER_NR 0x20 // 主片起始向量号
+#define IRQ_SLAVE_NR 0x28  // 从片起始向量号
+
 
 typedef struct gate_t{
     u16 offset0;    // 段内偏移 0 ~ 15 位
@@ -33,6 +51,13 @@ typedef struct gate_t{
 // 初始化保护模式的中断向量表
 void interrupt_init();
 
+// 通知中断控制器，中断处理结束
+void send_eoi(u8 handle_num);
+
+// 设置中断处理函数
+void set_interrupt_handler(u8 irq, usize handler);  // 修改handler_table设置的默认处理函数为我们自己定义的
+void set_interrupt_mask(u8 irq, bool enable);  // 设置某个外中断是否打开
+
 
 static char *messages[] = {
     "#DE Divide Error\0",

src/include/onix/onix.h

@@ -11,6 +11,7 @@
 #include <onix/task.h>>
 #include <onix/interrupt.h>>
 #include <onix/stdlib.h>>
+#include <onix/clock.h>>
 
 
 void kernel_init();

src/kernel/clock.c

@@ -0,0 +1,31 @@
+#include <onix/interrupt.h>
+#include <onix/clock.h>
+#include <onix/assert.h>
+#include <onix/io.h>
+
+
+
+usize counter = 0;
+// 时钟中断的处理函数, 等下就替换掉默认的外中断处理函数
+void clock_handler(u8 handle_num){
+    assert(handle_num == 0x20);  // 只允许时钟中断调用这个
+    send_eoi(handle_num);  // 通知中断控制器, cpu正在处理这个中断了
+    counter += 1;
+    DEBUGK("clock handler %d", counter);
+}
+
+void pit_init(){
+    // 配置计数器 0 时钟
+    out_8(PIT_CTRL_REG, 0b00110100);  // 第0号计数器, 计数器先读写低字节, 再读写高字节, 模式2, 使用二进制编码的计数器
+    out_8(PIT_CHAN0_REG, CLOCK_COUNTER & 0xff);  // 先设置低字节
+    out_8(PIT_CHAN0_REG, (CLOCK_COUNTER >> 8) & 0xff);  // 再设置高字节
+}
+
+void clock_init(){
+    pit_init();
+    // 设置中断处理函数
+    set_interrupt_handler(IRQ_CLOCK, clock_handler);
+    // 打开中断
+    set_interrupt_mask(IRQ_CLOCK, true);
+}
+

src/kernel/interrupt.c

@@ -13,9 +13,6 @@ u8* handler_table[IDT_SIZE];
 // 为了让我们从c语言加载 idt表, 中断时 会先进入这个指针所在函数内, 然后继续跳入到 handler_table中
 extern handler_entry_table[ENTRY_SIZE];
 
-// 导入调度函数
-extern void schdule();
-
 // 异常 中断处理函数默认函数
 void exception_handle(u8 handle_num,
     u32 edi, u32 esi, u32 ebp, u32 esp,
@@ -57,11 +54,36 @@ void send_eoi(u8 handle_num)
     }
 }
 
+
 // 外中断 中断处理函数默认函数
 void default_handler(u8 handle_num){
     send_eoi(handle_num);
-    // 外中断发生就立即调度
-    schdule();
+    DEBUGK("[0x%x] default interrupt called...\n", handle_num);
+}
+
+
+// 修改handler_table设置的默认处理函数为我们自己定义的
+// 主要针对外中断
+void set_interrupt_handler(u8 irq, usize handler) {
+    assert(irq >= 0 && irq < 16);  // 中断处理函数需要大于0, 且小于16, 因为外中断就是只有16个, 0x20到0x2f
+    handler_table[IRQ_MASTER_NR + irq] = handler;
+}
+
+// 设置某个外中断的状态是否打开和关闭
+void set_interrupt_mask(u8 irq, bool enable){
+    assert(irq >= 0 && irq < 16);
+    u16 port;
+    if (irq < 8) {  // 说明是一个主片
+        port = PIC_M_DATA;
+    } else {  // 从片
+        port = PIC_S_DATA;
+        irq -= 8;
+    }
+    if (enable){
+        out_8(port, in_8(port) & ~(1 << irq));
+    } else {
+        out_8(port, in_8(port) & (1 << irq));
+    }
 }
 
 
@@ -109,7 +131,7 @@ void pic_init(){
     out_8(PIC_S_DATA, 2);          // ICW3: 设置从片连接到主片的 IR2 引脚
     out_8(PIC_S_DATA, 0b00000001); // ICW4: 8086模式, 正常EOI
 
-    out_8(PIC_M_DATA, 0b11111110); // 只打开主片的第0个中断也就是 的主片的0x20时钟中断
+    out_8(PIC_M_DATA, 0b11111111); // 关闭所有主片pic中断
     out_8(PIC_S_DATA, 0b11111111); // 关闭从片所有pic中断
 }
 

src/kernel/main.c

@@ -1,4 +1,3 @@
-
 #include <onix/onix.h>
 
 
@@ -14,14 +13,13 @@ void kernel_init(){
     // 初始化中断
     interrupt_init();
 
-    // int cnt = 0;
-    // while (true){
-    //     cnt += 1;
-    //     printk("%d", 123);
-    // }
-
     // 初始化任务
-    task_init();
+    // task_init();
+
+    clock_init();
+
+    asm volatile("sti\n");
+    hang();
 
 }
 

src/kernel/printk.c

@@ -15,8 +15,8 @@ u32 printk(const u8 *fmt, ...){
     i = vsprintf(buf, fmt, args);
     va_end(args);
     
-    asm volatile("cli\n");
+    // asm volatile("cli\n");
     console_write(buf, i);
-    asm volatile("sti\n");
+    // asm volatile("sti\n");
     return i;
 }