前言
基于网上资料对相关概念做整理汇总，部分内容引用自文后文章。
详细内容参考手册 “ ARMv8-A Architecture reference manual-DDI0487A_g_armv8_arm.pdf ”
个人经验总结：
（1）注意halt_on_debug处理；
（2）系统计数器的两种计数更新频率：基础更新频率+1模式和降频更新+N模式。
这里需要区分概念系统计数器的工作时钟频率、系统计数器的更新频率。
- 工作时钟：也即系统计数器模块的时钟输入，是固定时钟1-50MHZ。
- 系统计数器的更新频率：系统计数器数值更新变化的频率，也即多久计数值变化一次的频率。
（3）系统计数器的输出有哪些信号，这些信号是否需要同步到目标时钟域？
（4）理解物理计数器、虚拟计数器，这两个计数器都是Timer定时器内部的部件。Timer内部是没有计数器的，由三个寄存器实现。
1 Generic timer一
内容引用自文章“Linux时间子系统之（十七）：ARM generic timer驱动代码分析”，链接放在文后。
1.1 system counter
ARM generic timer相关的硬件block如下图所示（用绿色标记）：
ARM generic timer的硬件block主要是SOC上的System counter（多个process共享，用来记录时间的流逝）以及附着在各个processor上的Timer（用于触发timer event）组成，其他的generic timer的硬件电路主要是用来进行交流generic time event的。例如各个processor中的timer和system counter外设进行交互，各个processor中的timer进行信息交互。System counter的功能很简单，就是计算输入时钟已经过了多少个clock，开始的时候是0，每一个clock，System counter会加一。System counter的counter value需要分发到各个timer中，也就是说，从各个timer的角度看，system counter value应该是一致的。Timer其实就是定时器，它可以定义一段指定的时间，当时间到了，就会assert一个外部的输出信号（可以输出到GIC，作为一个interrupt source）。
从power domain来看，ARM generic timer分成两个部分：System counter和各个Multiprocessor系统中的Timer_x、接口电路等。之所以这么分原因很明显：功耗方面（电源管理）的考量。在power saving mode下，可以shutdown各个processor系统的供电，但是可以保持system counter的供电，这样，至少系统时间可以保持住。
和power domain类似，clock domain也是不同的，system counter和processor工作在不同的clock下，软件修改了CPU的频率也不会影响system counter的工作节奏，从而也不会改变timer的行为。
1.3 Timers
系统中每个processor都会附着多个timer，具体如下：
（1）对于不支持security extension的SOC（不支持security extension也就意味着 不支持virtualization extension），timer实际上有两个，一个是physical timer，另外一个是virtual timer。虽然有两个，不过从行为上看，virtual timer和physical timer行为一致
（2）对于支持security extension但不支持virtualization extension的SOC，每个cpu有三个timer：Non-secure physical timer，Secure physical timer和virtual timer
（3）对于支持virtualization extension的SOC，每个cpu有四个timer：Non-secure PL1 physical timer，Secure PL1 physical timer，Non-secure PL2 physical timer和virtual timer
每个timer都会有三个寄存器（我们用physical timer为例描述）：
- （1）64-bit CompareValue register。
该寄存器配合system counter可以实现一个64 bit unsigned upcounter。如果physical counter - CompareValue >= 0的话，触发中断。也就是说，CompareValue register其实就是一个64比特的upcounter，设定为一个比当前system counter要大的值，随着system counter的不断累加，当system counter value触及CompareValue register设定的值的时候，便会向GIC触发中断。
- （2）32-bit TimerValue register。
该寄存器配合system counter可以实现一个32 bit signed downcounter（有的时候，使用downcounter会让软件逻辑更容易，看ARM generic timer的设计人员考虑的多么周到）。开始的时候，我们可以设定TimerValue寄存器的值为1000（假设我们想down count 1000，然后触发中断），向该寄存器写入1000实际上也就是设定了CompareValue register的值是system counter值加上1000。随着system counter的值不断累加，TimerValue register的值在递减，当值<=0的时候，便会向GIC触发中断
- （3）32-bit控制寄存器。
该寄存器主要对timer进行控制，具体包括：enable或是disable该timer，mask或者unmask该timer的output signal（timer interrupt）
各个processor的各个Timer都可以产生中断，因此它和GIC有接口。当然，由于timer的中断是属于各个CPU的，因此使用PPI类型的中断，具体可以参考GIC文档。当然，如果让timer触发中断，当然要确保该timer是enable并且是umask的。
各个cpu的timer是根据system counter的值来触发timer event的，因此，系统中一定有一个机制让System counter的值广播到各个CPU的timer HW block上，同时运行在各个processor上的软件可以通过接口获取System counter的值。
处理器可以通过CNTPCT寄存器来获取system counter的当前值，我们称之physical counter。
有physical就有virtual，processor可以通过CNTVCT寄存器访问virtual counter，不过，对于不支持security extension和virtualization extension的系统，virtual counter和physical counter是一样的值。
2 Generic timer
引用文章“ARMV8 datasheet学习笔记4：AArch64系统级体系结构之Generic timer”，链接放在文后。
2.1 概述
2.2 完整的generic timer组件
2.3 System Counter
2.4 AArch64 generic timer
2.4.1 Physical counter（包含system connter的count值）
2.4.2 多个定时器
参考
| 1、作者 | 博文 |
| Arm通用计时器简介 | |
| 【ARMv8】通用定时器总结 | |
| ARMV8 datasheet学习笔记4：AArch64系统级体系结构之Generic timer | |
| Linux时间子系统之（十七）：ARM generic timer驱动代码分析 | |
| Linux 驱动开发 三十四：Linux 内核定时器原理 | |
| ARM A64架构 DEBUG 学习（二） | |
| ARMv7 GICv2 GenericTimer 实战演练 |