【ARM学习笔记】ARM Cortex -A7 EPIT定时器

发布日期：2021-05-14 16:25:24 浏览次数：20 分类：精选文章

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ARM Cortex-A7 EPIT 定时器简述

定时器特点

ARM Cortex-A7 的 EPIT（嵌入式定时器/中断定时器）是一种功能强大的周期性定时器，主要用途是处理系统中需要定期执行的任务。它具有以下主要特点：

时钟源可选23位向下计数器：支持多个时钟源，可.triplexe选择 Peripheral clock、高频参考 clock（32 kHz）或外部 32 kHz 旁端器源。

12位分频值支持：能设置最多 4096 次分频。

事件触发中断机制：在计数器值与设定值相等时触发中断。

可现场设置计数器值：支持即使编程计数器的当前值。

低功耗模式与调试模式支持：在低功耗模式下仍能通过编程使计数器保持活跃状态。

原理分析

结构分析

EPIT 定时器内部包含多路选择器、预分频器、以及一系列寄存器。这些组件共同构成其核心计时功能。

多路选择器：

可选时钟源：
- Peripheral clock：由时钟控制模块 CCM 提供的系统时钟。
- Low-frequency 32 kHz clock：外部引入的晶振 clock。
- High-frequency clock：由 CCM 提供的高性能时钟。

12位预分频器：

用于将系统时钟进一步分频，以适应不同定时需求。

寄存器组件：

Counter Register（32位）：用于存储当前计数器值。

Load Register（32位）：在 set-and-forget 工作模式下，存储计数器的初始值，供计数器恢复时使用。

Compare Register（32位）：用于定义计数器触发比较事件的设置值。

Counter比较器：负责检测计数器与比较值的变化，触发中断事件。

引脚配置器：定义输出引脚的功能。

SR 寄存器：存储中断事件标志位，用于通知主控制器定时器事件发生。

工作模式

EPIT 定时器支持两种工作模式：

Set-and-forget模式：

初始化时，计数器直接从 Load Register 获取初始值，并开始递减至零。

到达零值后，自动从 Load Register 重新获取初始值，继续运转。

该模式通常用于需要长时间循环的任务，例如定期任务调度。

Free-running模式：

计数器在触发后继续递减至零后会自动在高位处重新置零（如 Likely 0xFFFF_FFFF），然后重新开始计数。

该模式适用于突然事件检测，如周期性拍摄或实时数据采集。

寄存器配置

EPIT 控制寄存器（CR）

属性	属性说明	示例配置
CLKSRC	时钟源选择	`10`（高频时钟）
PRESCALAR	预分频值（12位）	0x00FF
RLD	工作模式控制位	`1`（Set-and-forget）
OCIEN	比较中断使能位	`1`
ENMOD	初始值源控制位	`0`（保持当前值）
EN	定时器使能位	`1`

中断寄存器（SR）

只有最低有效位（OCIF）用于告知是否有比较事件。

溢出时间计算

通过以下公式计算 EPIT 定时器的溢出周期：

[ \text{溢出时间} = \frac{(\text{分频值} + 1) \times \text{装载值}}{\text{时钟频率}} ]

这是一个通用公式，需结合具体硬件参数进行调整。

配置流程

选择时钟源：

通过 CLKSRC 寄存器选择 Peripheral clock、高频 clock 或外部 32 kHz clock。

预分频设置：

调整 PRESCALAR 寄存器，设置适当的分频值。

设置工作模式：

根据需求选择 Set-and-forget 或 Free-running 模式。

定义初始计数值：

使用 ENMOD 寄存器控制初始值的来源。

配置比较值和中断：

设置 Compare Register 定时器触发条件。

激活比较中断使能位。

设置引脚功能：

定义 EPIT 定时器输出引脚的功能，配置中断翻转模式。

使能 FMC 初始器：

调整 FMC 寄存器，完成定时器配置后计数器恢复。

编写中断服务函数：

定义中断响应函数，执行相应的操作。

实现过程

以控制 LED �灯灭为例：

EPIT 定时器负责定期切换 LED 状态。

通过 Set-and-forget 模式，EPIT 定时器会根据 Load Register 的值周期性地触发中断。

在中断服务函数中，切换 LED 状态并清除中断标签。

代码编写

void epit1_init(unsigned int frac, unsigned int value)
{
    EPIT1->CR = 0;
    EPIT1->LR = value;
    EPIT1->CMPR = 0;
    GIC_EnableIRQ(EPIT1_IRQn);
    system_register_irqhandler(EPIT1_IRQn, (system_irq_handler_t)epit1_irqhandler, NULL);
    EPIT1->CR |= (1 << 0);
}

void epit1_irqhandler(void)
{
    static unsigned char state = 0;
    state = !state;
    if (EPIT1->SR & (1 << 0))
    {
        led_switch(LED0, state);
    }
    EPIT1->SR |= (1 << 0);
}

编译烧录

将所有代码文件汇总，使用任意标准编译工具进行编译和烧录，即可完成 EPIT 定时器的配置和测试。

总结

通过以上配置流程，EPIT 定时器可轻松完成周期性任务任务需求，支持多种工作模式和灵活配置，适用于嵌入式系统中的各种实时控制需求。

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