ARM9基础教程lessen2—定时器

    上篇I/O控制文章中，程序需要延时时，我们是利用循环语句来实现。这种方法的延时简单，但不是很精确。当需要精确延时时，就不能采用这种方法了。一般是利用定时器来实现。在这里，我们就介绍一下s3c2440定时器。

► S3C2440的时钟源
    在讲解之前，先介绍一下s3c2440时钟系统。一般来说，MCU的主时钟源主要是外部晶振或外部时钟，而用的最多的是外部晶振。在正确情况下，系统内所使用的时钟都是外部时钟源经过一定的处理得到的。由于外部时钟源的频率一般不能满足系统所需要的高频条件，所以往往需要PLL（锁相环）进行倍频处理。在s3c2440中，有2个不同的PLL，一个是MPLL，另一个是UPLL。
    UPLL是给USB提供48MHz。在这里，我们主要介绍MPLL。外部时钟源经过MPLL处理后能够得到三个不同的系统时钟：FCLK、HCLK和PCLK。
    ♥ FCLK是主频时钟，用于ARM920T内核；
    ♥ HCLK用于AHB总线设备，如ARM920T，内存控制，中断控制，LCD控制，DMA以及USB主模块；
    ♥ PCLK用于APB总线设备，如外围设备的看门狗，IIS，I2C，PWM，MMC接口，ADC，UART，GPIO，RTC以及SPI。
    这三个系统时钟（FCLK、HCLK和PCLK）是有一定的比例关系，这种关系是通过寄存器CLKDIVN中的HDIVN位和PDIVN位来控制的，因此我们只要知道了FCLK，再通过这两位的控制，就能确定HCLK和PCLK。
    而FCLK是如何得到的呢？它是通过输入时钟（即外部时钟源）的频率，经过一个计算公式（具体公式请查阅数据手册）得到的，这个计算公式还需要三个参数（MDIV、PDIV、SDIV），而这三个参数是经过寄存器MPLLCON配置得到的。
    最后，我们用最清晰的线路来绘制一下时钟的产生过程：
    外部时钟源→通过寄存器MPLLCON得到FCLK→再通过寄存器CLKDIVN得到HCLK和PCLK。
    这个配置过程在启动文件中就已完成。例如，外部晶振为12MHz，进过MPLL倍频以后得到400MHz的FCLK，而FCLK、HCLK、PCLK之间的比例关系为1：4：8，因此HCLK为100MHz，PCLK为50MHz。

► S3C2440的定时器特性
    S3C2440有5个16位的定时器，定时器0~3有脉宽调制功能（PWM）。定时器4没有输出引脚的内部定时器。定时器0有一个用于大电流设备的死区生成器。S3C2440定时器0和1共享一个8位的预分频器，定时器2、3、4共享另一个8位预分频器。每个定时器有一个时钟分频器，其中以生成5种不同的分频信号。
    每个定时器有一个自己的由定时器时钟驱动16位递减计数器，当递减计数器为零时，定时器中断请求生成通知CPU定时器操作完成。
    S3C2440定时器特性如下：
    ◎ 5个16位定时器
    ◎ 两个8位预分频器和2个4位分频器
    ◎ 输出波形的可编程任务控制
    ◎ 自动重载模式或单脉冲模式
    ◎ 死区生成器

► S3C2440的定时器寄存器
    S3C2440定时器：
    ● 定时器配置寄存器（TCFGn）；
    ● 定时器控制寄存器（TCON）；
    ● 定时器n计数缓存寄存器（TCNTBn），定时器n比较缓存寄存器（TCMPBn）；
    ● 定时器计数观察计数器。
    定时器寄存器具体说明请查阅S3C2440芯片手册。

    ♥ 定时器配置寄存器（TCFGn）
    定时器配置寄存器用于配置两个8位预分频器值，该寄存器复位值为0，定时器输出时钟频率计算如下：
    定时器输出时钟频率 = PCLK / （预分频器值+1） / 分频值

    ● TCFG0配置寄存器：[0-7]配置定时器0，1的预分频值；[8-15]配置定时器2，3，4的预分频值。
    ● TCFG1配置寄存器：[0-3]配置定时器0分频值；[4-7]配置定时器1分频值；[8-11]配置定时器2分频值；[12-15]配置定时器3分频值；[16-149]配置定时器4分频值；

    ♥定时器控制寄存器（TCON）
    TCON寄存器用于控制定时器0~4，寄存器复位值为0。

 

TCON寄存器	描述
0~3	控制定时器0：使能[0]、手动更新[1]、匹配输出[2]、自动重载[3]
4	死区使能
8~11	控制定时器1：使能[8]、手动更新[9]、匹配输出[10]、自动重载[11]
12~15	控制定时器2：使能[12]、手动更新[13]、匹配输出[14]、自动重载[15]
1516~19	控制定时器3：使能[16]、手动更新[17]、匹配输出[18]、自动重载19]
20~22	控制定时器4：使能[20]、手动更新[21]、自动重载[23]

 

    ♥ 定时器n计数缓存寄存器（TCNTBn），定时器n比较缓存寄存器（TCMPBn）
    定时器计数与比较缓存寄存器用于缓存用户所给的定时值，当配置TCON寄存器定时器n使能“手动更新”时，该值将在下一个定时启动时装载到TCMPn与TCNTn中，重新进行定时。例如，定时器0内部结构如图所示：

    TCMP0与TCNT0不能直接对其操作。[page]

    ♥ 定时器计数观察计数器（TCNTOn）
    定时器计数观察计数器保存定时器计数器值（只读）。

► S3C2440定时器操作
    定时器启动后,TCNTn开始减一计数，当TCNTn 等于TCMPn时，TOUTn 反转，TCNTn继续减数。当TCNTn= 0 时，TOUTn 再次反转，并触发中断(中断已经使能)。若TCON 设为自动加载，TNCTn/TCMPNn 的值被重装。

    图中步骤如下：
    1、使能自动重载功能。设置TCNTBn为160，TCMPBn为110。设置手动更新位且配置反相器位（开/关）。手动更行位将TCNTBn和TCMPBn的值分别给TCNTn和TCMPn寄存器，然后设置TCNTBn=80和TCMPBn=40，决定下一个重载值；
    2、设置开始位，手动更新位为0，手动更新关闭且自动重载开启，定时器开始倒数计数；
    3、当TCNTn的值和TCMPn的值相同，TOUTn的逻辑电平从低变高；
    4、当TCNTn为0，中断请求生成且TCNTBn的值装载到一个临时寄存器中。在下一个定时器周期，TCNTn会用该临时寄存器的值重载；
    5、在中断服务程序中，TCNTBn和TCMPBn为下一个周期分别设置为80和60；
    6、当TCNTn的值和TCMPn的值相同，TOUTn的逻辑电平从低变高；
    7、当TCNTn为0，TCNTn用TCNTBn的值自动重载，并触发中断请求；
    8、在中断服务程序中，自动重载和自动请求被设无效以停止定时器；
    10、就算TCNTn为0，因为自动重载被设为无效，TCNTn不再重载且定时器停止；
    11、没有其他的自动请求生成。

► S3C2440定时器初始化
    以定时器0为例，启动定时器操作步骤大致如下：
    1、设置TCMPB0和TCNTB0寄存器；
    2、设置TCON寄存器，计数值进行装载；
    3、启动定时器；
    4、计数器重新被装载。 ► 定时器报警实验
    ♥ 实验设备
    硬件：        PC机                                        一台
    YX-AIO嵌入式综合创新设计平台                        一台
    ARM9核心板                                        一块
    软件：        Windows操作系统，ADS1.2集成开发环境，H-JTAG下载环境

    ♥ 实验内容
    使用定时器延时方式控制YX-AIO嵌入式综合创新设计平台上的蜂鸣器报警。

    ♥ 实验步骤
    ① 在ADS开发环境中使用ARM9_S3C2440工程模版创建一个工程，并将程序代码添加到该工程；
    ② 在ADS开发环境中编译链接并生成目标文件；
    ③ 将JTAG下载器连接YX-AIO嵌入式综合创新设计平台，并将该平台通电；
    ④ 开启H-JTAG软件检测处理器与NOR-Flash；
    ⑤ 使用H-JTAG软件将目标文件（.bin）下载到YX-AIO嵌入式综合创新设计平台上；
    ⑥ 复位平台。

    源代码：