RISC-V怎么实现核间中断？核心本地中断控制器（CLINT）深度解析

全称为Core Local Interruptor（核心本地中断控制器），是 RISC-V 特权架构规范（Privileged Architecture Specification）中明确定义的内建于每个核心 / 硬件线程（hart）的中断控制器，专门处理「核心本地、非共享」的中断类型，区别于处理外设共享中断的 PLIC（Platform-Level Interrupt Controller，平台级中断控制器）。

1、为什么需要 CLINT？

RISC-V 核心在运行时，需要处理两类截然不同的中断需求：

一类是全局共享中断（如 UART 收发、GPIO 电平变化、SPI 通信完成等），这类中断来自外部外设，需多个核心共享处理；

另一类是核心本地中断（如定时任务、核心间通信），这类中断仅属于单个核心，要求极低的响应延迟，无需总线仲裁。

CLINT 的设计初衷正是为了解决第二类需求 —— 通过将中断控制器 “内嵌” 到每个 hart 中，避免总线传输带来的延迟，确保核心对本地关键事件（如定时器到期、核心间唤醒）的快速响应，这也是其 “Core Local”（核心本地）命名的由来。

CLINT 模块产生 CSR****寄存器的定时器中断、软件中断和计时器。

CLINT的系统架构示意图

2、CLINT 功能说明

CLINT 由软件中断触发器、定时器中断触发器、计数器组成。 软件中断触发器由一个寄存器构成，直连 CPU 的机器级软件中断。 计数器负责提供 CPU 的 TIME 与 TIMEH ，并参与定时器中断的触发。 定时器中断触发器用于定时器中断 的触发，当计数器值大于配置的值时会触发定时器中断**，**定时器中断是嵌入式系统中最常用的中断类型，几乎所有 RTOS（如 FreeRTOS、RT-Thread）的任务调度都依赖定时器中断提供的 “时钟节拍” 。

2.1 CLINT初始化

2.2 软件中断：

写 0 则清除中断挂起状态

2.3定时器中断：

中断处理函数中，更新比较阈值（实现周期性触发），并执行调度逻辑（如 RTOS 的任务切换）。

2.3读取CLINT计数器：

2.4延时函数通过计数器功能计算延时时间

CLINT 的 64 位全局计数器time/timeh提供了高精度的时间基准，可直接用于实现微秒级 / 毫秒级精准延时，无需依赖外部定时器。

延时函数实现原理：

进入延时函数时，读取当前计数器值told；

计算需要的总时钟节拍数（ticks = 延时时间(us) × 时钟频率(MHz)）；

循环读取当前计数器值tnow，计算累计节拍数tcnt；

当tcnt >= ticks时，延时结束。

3、CLINT 的常见应用场景

① RTOS 时钟节拍生成

FreeRTOS 等 RTOS 的任务调度依赖固定周期的时钟节拍，通常将 CLINT 定时器中断配置为 1ms 触发一次，在中断处理函数中调用vTaskIncrementTick()，实现任务就绪状态更新和调度器切换。

② 多核系统启动

在 RISC-V 多核芯片中，主核心启动后，通过向从核心的SOFTICR寄存器写 1，触发从核心的软件中断，从核心在中断处理函数中完成栈初始化、应用加载，实现多核心协同工作。

③ 精准数据采样

在工业控制、传感器采集等场景中，需按固定时间间隔（如 100us）采集数据，通过 CLINT 定时器中断触发采样函数，确保采样周期的稳定性和精准度。