Aufgabe: Timer Framework

Übersicht

Einleitung

Diese Aufgabe dient in erster Linie dazu, sich mit der Entwicklungsumgebung vertraut zu machen, also die Eigenheiten des Simulators, der GNU Toolchain, des Debuggers und hardwarenaher Programmierung zu erkunden. Ein sicherer Umgang mit diesen Werkzeugen erleichtert die Bearbeitung aller Aufgaben.

Inhaltlich geht es in dieser Aufgabe im Wesentlichen um die Abbildung der realen Zeit in einem Echtzeitsystem. Weil in Echtzeitsystemen das Fortschreiten der realen Zeit einen unvermeidbaren Einfluss auf die Bearbeitung von Aufgaben hat, ist es oft unabdingbar, im Echtzeitsystem eine explizite Repräsentation der realen Zeit verfügbar zu haben.

Für die Realisierung dieser Repräsentation werden so gut wie immer sog. Zeitgeber (engl. Timer) verwendet, die man sich einfach als Uhren vorstellen kann: in Intervallen bestimmter Dauer wird ein Zähler hochgezählt, die Dauer der Intervalle ist in vielen Fällen konfigurierbar. Das Fortschreiten des Zählerstandes ist somit ein Maß für das Fortschreiten der realen Zeit.

In dieser Aufgabe geht es nun darum für die Timer-Bausteine des Gameboy-Advance einen Treiber zu schreiben und auf diese Timer sog. Ereigniszähler (engl. Counter) aufzusetzen. Diese Counter dienen ihrerseits als Basis für sog. Alarme. Alarme lassen sich aktivieren und laufen nach einer bestimmen Zeit ab, zum Zeitpunkt des Ablaufens wird dann eine bestimmte Aktion ausgeführt. In EZStubs soll eine Callback-Funktion aufgerufen werden.

Was ist zu tun?

In dieser Aufgabe soll ein kleines Timer Framework implementiert werden. Hierfür sind die folgenden, rot eingerahmten Klassen zu implementieren:

TM< OFFSET,VECTOR >

Die Klasse TM ist die direkte Abbildung des 16-bit Timer des Gameboy Advance und implementiert die durch die Schnittstellenklasse Interrupt_Timer vorgegebene Schnittstelle. Sie dient als Basis für die konkreten Timer TM_0 ... TM_3, der Template-Parameter OFFSET bezeichnet den Offset der I/O-Register des jeweilgen Timers, der Template-Parameter VECTOR den vom Timer benutzen Interrupt-Vektor.

User_Counter und Guarded_User_Counter

Ein User_Counter ist ein Ereigniszähler und kann als Zeitbasis für Alarme verwendet werden. Die Alarme werden in einer sortierten, verketteten Liste verwaltet. Wenn ein Alarm abläuft, ruft der user_Counter die Methode expire() des Alarms auf. Für die Verwaltung des eigentlichen Zählers ist die Klasse Basic_Counter zuständig.

Hardware_Counter< INTERRUPT_TIMER >

Ein Hardware_Counter ist im Wesentlichen ein User_Counter, der die Unterbrechungen, die von einem Interrupt_Timer generiert werden, zählt. Welcher Timer die Unterbrechungen erzeugt, wird über den Template-Parameter INTERRUPT_TIMER bestimmt.

Alarm und Guarded_Alarm

Ein Alarm stellt eine Eieruhr dar, die so aufgezogen werden kann, dass sie entweder einmalig oder periodisch abläuft. Zum Zeitpunkt des Ablaufs, der durch einen User_Counter oder einen Hardware_Counter bestimmt wird, wird eine Callback-Funktion ausgeführt.

Alarm_Comparator

Die Klasse Alarm_Comparator stellt eine statische Methode compare(Alarm* alarm1,Alarm* alarm2) zur Verfügung, die es erlaubt zwei Alarme hinsichtlich ihres nächsten Ablaufzeitpunkts zu vergleichen. Diese Klasse wird für die Einfügeoperation in die sortierte Liste von Alarmen, der Alarm_Queue verwendet.

Hinweise

• Zuerst die Dokumentation für die Timer lesen!
• Der Gameboy Advance besitzt keine Maschinenbefehle um Fließkommazahlen zu verarbeiten, alle benötigten Berechnungen werden daher mit Ganzzahlen durchgeführt.
• Vorsicht bei Ganzzahlarithmetik!
• Empfohlenes Vorgehen:
  1. Treiber für den Timer implementieren und sicherstellen, dass der Timer Unterbrechungen erzeugt (Breakpoint auf wrapper_body setzen)
  2. User_Counter implementieren
  3. Alarm implementieren
  4. Zusammenspiel von User_Counter und Alarm testen
  5. Hardware_Counter implementieren
  6. Zusammenspiel von Hardware_Counter und Alarm testen