「正点原子Linux连载」第十八章EPIT定时器试验

2）摘自《正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》
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第十八章EPIT定时器试验       定时器是最常用的外设，常常需要使用定时器来完成精准的定时功能，I.MX6U提供了多种硬件定时器，有些定时器功能非常强大。本章我们从最基本的EPIT定时器开始，学习如何配置EPIT定时器，使其按照给定的时间，周期性的产生定时器中断，在定时器中断里面我们可以做其它的处理，比如翻转LED灯。



18.1 EPIT定时器简介       EPIT的全称是：Enhanced Periodic Interrupt timer，直译过来就是增强的周期中断定时器，它主要是完成周期性中断定时的。学过STM32的话应该知道，STM32里面的定时器还有很多其它的功能，比如输入捕获、PWM输出等等。但是I.MX6U的EPIT定时器只是完成周期性中断定时的，仅此一项功能！至于输入捕获、PWM输出等这些功能，I.MX6U有其它的外设来完成。
       EPIT是一个32位定时器，在处理器几乎不用介入的情况下提供精准的定时中断，软件使能以后EPIT就会开始运行，EPIT定时器有如下特点：
、时钟源可选的32位向下计数器。
、12位的分频值。
、当计数值和比较值相等的时候产生中断。
EPIT定时器结构如图18.1.1所示：

图18.1.1 EPIT定时器框图
       图18.1.1中各部分的功能如下：
       、这是个多路选择器，用来选择EPIT定时器的时钟源，EPIT共有3个时钟源可选择，ipg_clk、ipg_clk_32k和ipg_clk_highfreq。
       、这是一个12位的分频器，负责对时钟源进行分频，12位对应的值是0~4095，对应着1~4096分频。
       、经过分频的时钟进入到EPIT内部，在EPIT内部有三个重要的寄存器：计数寄存器(EPIT_CNR)、加载寄存器(EPIT_LR)和比较寄存器(EPIT_CMPR)，这三个寄存器都是32位的。EPIT是一个向下计数器，也就是说给它一个初值，它就会从这个给定的初值开始递减，直到减为0，计数寄存器里面保存的就是当前的计数值。如果EPIT工作在set-and-forget模式下，当计数寄存器里面的值减少到0，EPIT就会重新从加载寄存器读取数值到计数寄存器里面，重新开始向下计数。比较寄存器里面保存的数值用于和计数寄存器里面的计数值比较，如果相等的话就会产生一个比较事件。
       、EPIT可以设置引脚输出，如果设置了的话就会通过指定的引脚输出信号。
       、产生比较中断，也就是定时中断。
       EPIT定时器有两种工作模式：set-and-forget和free-running，这两个工作模式的区别如下：
       set-and-forget模式：EPITx_CR(x=1，2)寄存器的RLD位置1的时候EPIT工作在此模式下，在此模式下EPIT的计数器从加载寄存器EPITx_LR中获取初始值，不能直接向计数器寄存器写入数据。不管什么时候，只要计数器计数到0，那么就会从加载寄存器EPITx_LR中重新加载数据到计数器中，周而复始。
       free-running模式：EPITx_CR寄存器的RLD位清零的时候EPIT工作在此模式下，当计数器计数到0以后会重新从0XFFFFFFFF开始计数，并不是从加载寄存器EPITx_LR中获取数据。
       接下来看一下EPIT重要的几个寄存器，第一个就是EPIT的配置寄存器EPITx_CR，此寄存器的结构如图18.1.2所示：


图18.1.2 EPITx_CR寄存器结构图
       寄存器EPITx_CR我们用到的重要位如下：
       CLKSRC(bit25:24)：EPIT时钟源选择位，为0的时候关闭时钟源，1的时候选择选择Peripheral时钟(ipg_clk)，为2的时候选择High-frequency参考时钟(ipg_clk_highfreq)，为3的时候选择Low-frequency参考时钟(ipg_clk_32k)。在本例程中，我们设置为1，也就是选择ipg_clk作为EPIT的时钟源，ipg_clk=66MHz。
       PRESCALAR(bit15:4)：EPIT时钟源分频值，可设置范围0~4095，分别对应1~4096分频。
       RLD(bit3)：EPIT工作模式，为0的时候工作在free-running模式，为1的时候工作在set-and-forget模式。本章例程设置为1，也就是工作在set-and-forget模式。
       OCIEN(bit2)：比较中断使能位，为0的时候关闭比较中断，为1的时候使能比较中断，本章试验要使能比较中断。
       ENMOD(bit1)：设置计数器初始值，为0时计数器初始值等于上次关闭EPIT定时器以后计数器里面的值，为1的时候来源于加载寄存器。
       EN(bit0)：EPIT使能位，为0的时候关闭EPIT，为1的时候使能EPIT。
      
寄存器EPITx_SR结构体如图18.1.3所示：
       寄存器EPITx_SR只有一个位有效，那就是OCIF(bit0)，这个位是比较中断标志位，为0的时候表示没有比较事件发生，为1的时候表示有比较事件发生。当比较中断发生以后需要手动清除此位，此位是写1 清零的。
       寄存器EPITx_LR、EPITx_CMPR和EPITx_CNR分别为加载寄存器、比较寄存器和计数寄存器，这三个寄存器都是用来存放数据的，很简单。
       关于EPIT的寄存器就介绍到这里，关于这些寄存器详细的描述，请参考《I.MX6ULL参考手册》第1174页的24.6小节。本章我们使用EPIT产生定时中断，然后在中断服务函数里面翻转LED0，接下来以EPIT1为例，讲解需要哪些步骤来实现这个功能。EPIT的配置步骤如下：
       1、设置EPIT1的时钟源
       设置寄存器EPIT1_CR寄存器的CLKSRC(bit25:24)位，选择EPIT1的时钟源。
       2、设置分频值
       设置寄存器EPIT1_CR寄存器的PRESCALAR(bit15:4)位，设置分频值。
       3、设置工作模式
       设置寄存器EPIT1_CR的RLD(bit3)位，设置EPTI1的工作模式。
       4、设置计数器的初始值来源
       设置寄存器EPIT1_CR的ENMOD(bit1)位，设置计数器的初始值来源。
       5、使能比较中断
       我们要使用到比较中断，因此需要设置寄存器EPIT1_CR的OCIEN(bit2)位，使能比较中断。
       6、设置加载值和比较值
       设置寄存器EPIT1_LR中的加载值和寄存器EPIT1_CMPR中的比较值，通过这两个寄存器就可以决定定时器的中断周期。
       7、EPIT1中断设置和中断服务函数编写
       使能GIC中对应的EPIT1中断，注册中断服务函数，如果需要的话还可以设置中断优先级。最后编写中断服务函数。
       8、使能EPIT1定时器
       配置好EPIT1以后就可以使能EPIT1了，通过寄存器EPIT1_CR的EN(bit0)位来设置。
       通过以上几步我们就配置好EPIT了，通过EPIT的比较中断来实现LED0的翻转。
18.2硬件原理分析本试验用到的资源如下：
       ①、LED0。
       ②、定时器EPTI1。
       本实验通过EPTI1的中断来控制LED0的亮灭，LED0的硬件原理前面已经介绍过了。
18.3实验程序编写       本实验对应的例程路径为：开发板光盘-> 1、裸机例程->10_epit_timer。
       本章实验在上一章例程的基础上完成，更改工程名字为“epit_timer”，然后在bsp文件夹下创建名为“epittimer”的文件夹，然后在bsp/epittimer中新建bsp_epittimer.c和bsp_epittimer.h这两个文件。在bsp_epittimer.h中输入如下内容：
示例代码18.3.1 bsp_epittimer.h文件代码
1  #ifndef _BSP_EPITTIMER_H
2  #define _BSP_EPITTIMER_H
3/***************************************************************
4  Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
5文件名    : bsp_epittimer.h
6作者      : 左忠凯
7版本      : V1.0
8描述      : EPIT定时器驱动头文件。
9其他      : 无
10论坛      : www.openedv.com
11日志      : 初版V1.0 2019/1/5 左忠凯创建
12 ***************************************************************/
13 #include "imx6ul.h"
14
15/* 函数声明 */
16void epit1_init(unsignedint frac,unsignedint value);
17void epit1_irqhandler(void);
18
19 #endif
    bsp_epittimer.h文件很简单，就是一些函数声明。然后在bsp_epittimer.c中输入如下内容：
示例代码18.3.2 bsp_epittimer.c文件代码
/***************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名   : bsp_epittimer.c
作者     : 左忠凯
版本     : V1.0
描述     : EPIT定时器驱动文件。
其他     : 配置EPIT定时器，实现EPIT定时器中断处理函数
论坛     : www.openedv.com
日志     : 初版V1.0 2019/1/5 左忠凯创建
***************************************************************/
1  #include "bsp_epittimer.h"
2  #include "bsp_int.h"
3  #include "bsp_led.h"
4
5/*
6   * @description   : 初始化EPIT定时器.
7   *                      EPIT定时器是32位向下计数器,时钟源使用ipg=66Mhz     
8   * @param – frac   : 分频值，范围为0~4095，分别对应1~4096分频。
9   * @param - value : 倒计数值。
10  * @Return         : 无
11  */
12void epit1_init(unsignedint frac,unsignedint value)
13{
14  if(frac >0XFFF)
15  frac =0XFFF;
16  EPIT1->CR =0;/* 先清零CR寄存器 */
17
18  /*
19     * CR寄存器:
20       * bit25:24 01 时钟源选择Peripheral clock=66MHz
21       * bit15:4  frac 分频值
22       * bit3: 1  当计数器到0的话从LR重新加载数值
23       * bit2: 1  比较中断使能
24       * bit1:    1  初始计数值来源于LR寄存器值
25       * bit0:    0  先关闭EPIT1
26       */
27  EPIT1->CR =(1<<24| frac <<4|1<<3|1<<2|1<<1);
28  EPIT1->LR = value;   /* 加载寄存器值 */
29  EPIT1->CMPR =0;   /* 比较寄存器值 */
30
31  /* 使能GIC中对应的中断 */
32  GIC_EnableIRQ(EPIT1_IRQn);
33
34  /* 注册中断服务函数     */
35  system_register_irqhandler(EPIT1_IRQn,
(system_irq_handler_t)epit1_irqhandler,
NULL);
36  EPIT1->CR |=1<<0;/* 使能EPIT1 */
37}
38
39/*
40  * @description    : EPIT中断处理函数
41  * @param          : 无
42  * @return         : 无
43  */
44void epit1_irqhandler(void)
45{
46  staticunsignedchar state =0;
47  state =!state;
48  if(EPIT1->SR &(1<<0))    /* 判断比较事件发生         */
49  {
50  led_switch(LED0, state); /* 定时器周期到，反转LED   */
51  }
52  EPIT1->SR |=1<<0; /* 清除中断标志位          */
53}
       bsp_epittimer.c里面有两个函数epit1_init和epit1_irqhandler，分别是EPIT1初始化函数和EPIT1中断处理函数。epit1_init有两个参数frac和value，其中frac是分频值，value是加载值。在第29行设置比较寄存器为0，也就是当计数器倒计数到0以后就会触发比较中断，因此分频值frac和value就可以决定中断频率，计算公式如下：
Tout = ((frac +1)* value) / Tclk;
其中：
Tclk：EPIT1的输入时钟频率(单位Hz)。
Tout：EPIT1的溢出时间(单位S)。
第38行设置了EPIT1工作模式为set-and-forget，并且时钟源为ipg_clk=66MHz。假如我们现在要设置EPIT1中断周期为500ms，可以设置分频值为0，也就是1分频，这样进入EPIT1的时钟就是66MHz。如果要实现500ms的中断周期，EPIT1的加载寄存器就应该为66000000/2=33000000。
       函数epit1_irqhandler是EPIT1的中断处理函数，此函数先读取EPIT1_SR寄存器，判断当前的中断是否为比较事件，如果是的话就翻转LED灯。最后在退出中断处理函数的时候需要清除中断标志位。
最后就是mian.c文件了，在mian.c里面输入如下内容：
示例代码18.3.3 main.c文件代码
/**************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名   : mian.c
作者     : 左忠凯
版本     : V1.0
描述     : I.MX6U开发板裸机实验10 EPIT定时器实验
其他     : 本实验主要学习使用I.MX6UL自带的EPIT定时器，学习如何使用
            EPIT定时器来实现定时功能，巩固Cortex-A的中断知识。
论坛     : www.openedv.com
日志     : 初版V1.0 2019/1/4 左忠凯创建
**************************************************************/
1  #include "bsp_clk.h"
2  #include "bsp_delay.h"
3  #include "bsp_led.h"
4  #include "bsp_beep.h"
5  #include "bsp_key.h"
6  #include "bsp_int.h"
7  #include "bsp_epittimer.h"
8
9/*
10  * @description  : main函数
11  * @param        : 无
12  * @return       : 无
13  */
14int main(void)
15{
16  int_init();   /* 初始化中断(一定要最先调用！) */
17  imx6u_clkinit();  /* 初始化系统时钟   */
18  clk_enable(); /* 使能所有的时钟   */
19  led_init();   /* 初始化led                   */
20  beep_init();  /* 初始化beep                  */
21  key_init();   /* 初始化key                   */
22  epit1_init(0,66000000/2);   /* 初始化EPIT1定时器，1分频
23         * 计数值为:66000000/2，也就是
24         * 定时周期为500ms。
25         */
26  while(1)
27  {
28  delay(500);
29  }
30
31     return0;
32}
    main.c里面就一个main函数，第22行调用函数epit1_init来初始化EPIT1，分频值为0，也就是1分频，加载寄存器值为66000000/2=33000000，EPTI1定时器中断周期为500ms。第26~29行的while循环里面就只有一个延时函数，没有做其他处理，延时函数都可以取掉。
18.4编译下载验证18.4.1编写Makefile和链接脚本       修改Makfile中的TARGET为epit，在INCDIRS和SRCDIRS中加入“bsp/epittimer”，修改后的Makefile如下：
示例代码18.4.1.1  Makefile文件代码
1  CROSS_COMPILE  ?= arm-linux-gnueabihf-
2  TARGET          ?=epit
3
4/* 省略掉其它代码...... */
5
6  INCDIRS :=  imx6ul
7      bsp/clk
8      bsp/led
9      bsp/delay  
10     bsp/beep
11     bsp/gpio
12     bsp/key
13     bsp/exit
14     bsp/int
15     bsp/epittimer
16
17 SRCDIRS:=  project
18     bsp/clk
19     bsp/led
20     bsp/delay
21     bsp/beep
22     bsp/gpio
23     bsp/key
24     bsp/exit
25     bsp/int
26     bsp/epittimer
27
28 /* 省略掉其他代码...... */
29
30 clean:
31  rm -rf $(TARGET).elf $(TARGET).dis $(TARGET).bin $(COBJS)$(SOBJS)
第2行修改变量TARGET为“epit”，也就是目标名称为“epit”。
       第15行在变量INCDIRS中添加EPIT1驱动头文件(.h)路径。
       第26行在变量SRCDIRS中添加EPIT1驱动文件(.c)路径。
    链接脚本保持不变。
18.4.2编译下载       使用Make命令编译代码，编译成功以后使用软件imxdownload将编译完成的epit.bin文件下载到SD卡中，命令如下：
chmod 777 imxdownload                    //给予imxdownload可执行权限，一次即可
./imxdownload epit.bin /dev/sdd           //烧写到SD卡中
       烧写成功以后将SD卡插到开发板的SD卡槽中，然后复位开发板。程序运行正常的话LED0会以500ms为周期不断的亮、灭闪烁。