/*
 * 模块名称：System Timer
 * 模块功能：DWT CYCCNT 实现 64-bit 微秒级时间戳
 *          在 SysTick 中断中检测 CYCCNT 溢出以扩展至 64-bit
 * 适用平台：STM32F407ZGTx (168MHz)
 * 作者：王建锋
 * 创建日期：2026-07-19
 *
 * 限定条件：
 *   - CPU 主频 168MHz（若更改须同步 SYS_TIME_CYCLE_PER_US 宏）
 *   - 须在 FreeRTOS 启动前调用 sys_time_init()
 *   - sys_time_systick_hook() 须在 SysTick 中断中调用
 *
 * 修改记录：
 *   v1.0  2026-07-19  王建锋  创建初始版本
 */

#include "sys_time.h"
#include "app_cfg.h"
#include "stm32f4xx.h"

/*
 * 每微秒 CPU 周期数（168MHz → 168 cycles/µs）
 */
#define SYS_TIME_CYCLE_PER_US   168UL

/*
 * CYCCNT 每溢出一次代表的微秒数（2^32 / 168 ≈ 25,564,904 µs ≈ 25.56s）
 */
#define SYS_TIME_OVERFLOW_US    (uint64_t)(((uint64_t)1 << 32) / SYS_TIME_CYCLE_PER_US)

static volatile uint32_t s_overflow_cnt;

/*
 * 函数功能：初始化 DWT CYCCNT
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：0 - 成功
 * 限定条件：须在 FreeRTOS 启动前调用
 * 函数说明：启用 DWT 和 CYCCNT 计数器，计数器从 0 开始
 */
int sys_time_init(void)
{
    CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;
    DWT->CYCCNT = 0;
    DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk;

    s_overflow_cnt = 0;

    return 0;
}

/*
 * 函数功能：获取微秒级时间戳
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：64 位微秒时间戳
 * 函数说明：由当前 CYCCNT 值与溢出计数合成 64-bit 周期数再转换
 */
uint64_t sys_time_us(void)
{
    uint32_t cyccnt = 0;
    uint64_t ticks = 0;
    uint32_t ov = 0;
    uint32_t ov2 = 0;

    /*
     * 原子读取溢出计数与 CYCCNT，处理潜在的读取竞争
     * 若两次读取溢出计数不一致则重读 CYCCNT
     */
    do {
        ov = s_overflow_cnt;
        cyccnt = DWT->CYCCNT;
        ov2 = s_overflow_cnt;
    } while (ov != ov2);

    ticks = ((uint64_t)ov << 32) | cyccnt;
    return ticks / SYS_TIME_CYCLE_PER_US;
}

/*
 * 函数功能：获取毫秒级时间戳
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：64 位毫秒时间戳
 * 限定条件：sys_time_init() 已成功调用
 * 函数说明：通过对 sys_time_us() 取整实现
 */
uint64_t sys_time_ms(void)
{
    return sys_time_us() / 1000;
}

/*
 * 函数功能：SysTick 中断钩子，检测 CYCCNT 溢出
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：无
 * 函数说明：必须在 SysTick_Handler() 中调用
 *          每 1ms 检查一次 CYCCNT 是否已回绕
 */
void sys_time_systick_hook(void)
{
    static uint32_t s_last_cyccnt = 0;
    uint32_t cyccnt = DWT->CYCCNT;

    if (cyccnt < s_last_cyccnt) {
        s_overflow_cnt++;
    }
    s_last_cyccnt = cyccnt;
}