EPIT定时器实验

Posted 2022-06-15 正点原子官方

EPIT定时器实验

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由其它的外设来完成。

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：

①、时钟源可选的32位向下计数器。

②、12位的分频值。

③、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：

①、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。

②、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。

③、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。

④、比较器。

⑤、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。

⑥、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：

图18.1.3 EPITx_SR寄存器结构图

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0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
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 */
16 void epit1_init(unsigned int frac, unsigned int value);
17 void 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
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 */
12 void epit1_init(unsigned int frac, unsigned int 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 */
44 void epit1_irqhandler(void)
45  
46  static unsigned char 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main.c文件了，在main.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 : main.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。
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  */
14 int 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    return 0;
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，EPIT1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，不能烧写到/dev/sda或sda1设备里面！

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。