为 C++ chrono 重定向 newlib

Question

我正在使用带有 newlib 的 arm-none-eabi 工具链来针对带有 ARM Cortex-M0+ 的自定义板（特别是 MCU-on-eclipse 版本的工具链）。我是 compiling/linking，-nostartfiles 和 --specs=nano.specs，并且分别将 stdout 和 stderr 重新定位到 USB 和串行端口。我已经为大多数 C 系统调用创建了实现。

我正在使用带有两个 custom clock 的 chrono 库，now() 函数获取 RTC 时间或我的系统计时器。这似乎反映了标准 steady_clock 和 system_clock 的目的，所以我可以尝试使用它们。

为此我必须实现我所做的 gettimeofday 系统调用

// returning a set time of one second just for testing
int _gettimeofday(struct timeval* tv, void* tz) {
    tv->tv_sec  = 1;
    tv->tv_usec = 255;
    return 0;
}

我的主要代码如下：

int main(void)
{
    HWInit();

    static std::chrono::steady_clock::time_point t1 = std::chrono::steady_clock::now();
    static std::chrono::system_clock::time_point t2 = std::chrono::system_clock::now();
    int64_t count1 = t1.time_since_epoch().count();
    int64_t count2 = t2.time_since_epoch().count();

    printf("Time 1: %lld\n Time 2: %lld\n", count1, count2);
    for(;;){}
    return 0;
}

使用调试器我可以看到 steady_clock::now() 和 sysytem_clock::now() 都调用了我的 _gettimeofday() 函数，并且都以完全相同的时间点结束。

当然，如果我尝试执行以下操作，我会遇到多个定义错误：

using SysClock = std::chrono::system_clock;

SysClock::time_point SysClock::now() noexcept {
    return SysClock::time_point( SysClock::duration(1983) );
}

那么我能否以某种方式重载标准计时时钟的 now() 函数？或者也许整个时钟实现与我自己的持续时间和更匹配硬件的 rep typedef？我可以为我的嵌入式系统重载 new 和 delete（并且应该），所以为 chrono 这样做也很好。

Answer 1

来自 gccs libstdc++ chrono.cc:

system_clock::now() 使用 gettimeofday(&tv, 0); 或 clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tp); 或系统调用。如果 gettimeofday 适合你，那就意味着它会使用它。
steady_clock::now() 使用 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tp);。所以你应该重载 clock_gettime 并处理 CLOCK_MONOTONIC 参数。
newlib 没有提供 _clock_gettime_r 函数，而 _gettimeofday_t 中的函数传递了 newlib 的 struct reent。如果您想在 newlib 中处理多线程，最好编写您自己的类似包装器来处理 _reent->errno 值。但赌注是重载 _gettimeofday_r 函数，因为你只针对 newlib.

Answer 2

与其尝试更改 system_clock 和 steady_clock 的行为，我建议您只编写自己的自定义时钟并使用它们。这样您就可以更好地根据您的硬件和需求定制它们。如果你有办法获取当前时间，创建一个自定义 chrono 时钟来封装该函数是非常容易的。

class SysClock
{
public:
    // 500MHz, or whatever you need
    using period                    = std::ratio<1, 500'000'000>;
    using rep                       = long long;
    using duration                  = std::chrono::duration<rep, period>;
    using time_point                = std::chrono::time_point<SysClcok>;
    static constexpr bool is_steady = true;

    static time_point now() noexcept
    {
        return time_point{duration{
            /*turn SysTick_getValue() into the number of ticks since epoch*/}};
    }
};

现在在您的代码中使用 SysClock::now() 而不是 system_clock::now()。这给你 SysClock::time_point 和 chrono::durations 减去两个 SysClock::time_point 的结果。

如果您可以将您的低级 "now" 转换为某个时期的滴答计数，并且您可以使用 period 将这些滴答描述为编译时秒的分数，然后你可以开始了。

为 C++ chrono 重定向 newlib

Retargeting newlib for c++ chrono

c++

chrono

cortex-m

newlib