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ARM开发步步深入之定时加速

作者:时间:2016-12-06来源:网络收藏

  实验目的:通过使用MPLL提高系统时钟,启动定时器产生中断来点亮LED灯,启动Watchdog定时器,如果程序跑飞,借助Watchdog重新运行程序,借此掌握的时钟管理、PWM及看门狗定时器。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201612/341185.htm

  实验环境及说明:恒颐开发板H2410。

  实 验思路:开发板上电启动后,自动将NandFlash开始的4K数据复制到SRAM中,然后跳转到0地址开始执行。然后来设置MPLL来改变FCLK、 HCLK、PCLK的值,初始化存储控制器来使用SDRAM。初始化LED灯管脚、定时中断控制器和看门狗,使能定时中断控制器和看门狗。之后进入 main函数死循环等待中断的发生,每隔设定的时间触发定时中断,调用定时中断处理函数点亮/熄灭LED灯。若程序跑飞,触发看门狗重启。

  知识掌握:系统时钟、PWM定时器和Watchdog定时器

  一、系统时钟:的时钟控制逻辑为整个芯片提供了三种时钟。

  ★FCLK 用于CPU核;HCLK用于AHB总线上设备---CPU核、存储器控制器、中断控制器、LCD控制器、DMA和USB主机模块;PCLK用于APB总线 上设备---Watchdog、IIS、I2C、PWM定时器、MMC接口、ADC、UART、GPIO、RTC和SPI。

  ★AHB(Advanced High performance Bus)---主要用于高性能模块间的连接;APB(Advanced Peripheral Bus)---主要用于低带宽的周边外设之间的连接。

  ★ 开发板时钟频率为12MHz,主要是为了降低电磁干扰和板间布线要求,需要通过PLL提高系统时钟。S3C2410包括MPLL(用于FCLK、 HCLK、PLCK)和UPLL(用于USB设备),他们的设置方法类似。开发板上电→FCLK=Fin(外部输入时钟)→设置MPLL相关寄存器→等待 (Lock Time:长短由寄存器LOCKTIME设定)→MPLL输出稳定,CPU工作在新的时钟FCLK下。

  ★设置MPLL需要设置下面几个重要寄存器:

  ●LOCKTIME寄存器(LOCK TIME COUNT)用于设置lock time的长度,初始值0x00FFFFFF。

  ●MPLLCON(Main PLL Control)寄存器用于设置FCLK与Fin的倍数,初始值0x0005C080。

  ●CLKDIVN(CLOCK DIVIDER CONTROL)寄存器用于设置FCLK、HCLK、PCLK三者的比例。

  二、PWM(pulse width modulation)定时器

  ★S3C2410共有5个16位的定时器,其中定时器0、1、2、3有PWM功能,因为它们都有一个输出引脚,可以通过定时器来控制引脚周期性的高、低电平变化;定时器4木有输出引脚就不有PWM功能了。

  ★PLCK 是定时部件的时钟源,先通过2个8位预分频器(定时器0、1共用第一个定时器,2、3、4共用第二个),输出进入第二级分频(输出2/4/8/16分频或 者外部时钟TCLK0/TCLK1)。这两次预分频都是通过设置TCFG0寄存器完成的。每个定时器工作在哪种频率下可以通过TCFG1寄存器来选择的。

  ★定时器的使用主要涉及以下寄存器:

  ●TCFG0寄存器:位[7:0],位[15:8]分别用于控制预分频器0,1;它们的值为0~255。经过分频器出来的时钟频率:PLCK/(TCFG0[7:0]+1或TCFG0[15:8]+1)。

  '700')this.width='700';if(this.offsetHeight>'700')this.height='700';" src="http://www.arm79.com/attachment/Mon_1005/94_67_154d167be4af4a1.jpg" onclick="if(this.width>=700) window.open('http://www.arm79.com/attachment/Mon_1005/94_67_154d167be4af4a1.jpg');" border="0" width="700">

  ●TCFG1寄存器:设定相应定时器为经过分频器出来的时钟频率的几分频。定时器工作频率= PLCK/(TCFG0[7:0]或TCFG0[15:8]+1)/几分频。

  ●TCNTBn/TCMPBn寄存器:这两个寄存器都只用到位[15:0]。TCNTBn中保存定时器的初始计数值,TCMPBn中保存比较值。它们的在启动定时器时,被传到定时器内部寄存器TCNTn,TCMPn中。

  ●TCNTOn寄存器:n为0~4,内部寄存器TCNTn在其工作时钟下不断减1计数,可以通过读取TCNTOn寄存器得知其值。

  ●TCON寄存器:它的功能如下:第一次启动定时器时,手动将TCNTBn/TCMPBn寄存器的值装入内部寄存器TCNTn,TCMPn中;启动,停止定时器;决定在定时器计数到达0时是否自动装入初值;决定定时器的管脚TOUTn的输出电平是否反转。

  三、Watchdog定时器:其使用和PWM定时器很类此。

  ★PLCK 先经过8位预分频器后再被分成4种频率(16/32/64/128分频)。使用看门狗定时器的一个最主要目的当然是让它给你看门了。程序正常执行时,必须 不断重新设置WTCNT寄存器使其不为0,这样可以保证系统不被重启,称为“喂狗”;程序崩溃时不能按时“喂狗”,则计数值到达0后系统重启,使得程序可 以重新正常运行。

  ★Watchdog存在的意义:开启Watchdog之后程序必须定时向其反馈信息,这看似麻烦又耗资源,其实是很重要的行为, 是程序向硬件传递自身运行状态的一种方法。如果程序运行良好则它应该可以在规定的时间间隔内向Watchdog反馈信息,借此来说明程序运行正常;若程序 由于某个不当的操作而进入死循环等,则无法向Watchdog反馈信息,Watchdog将发生记时超时,从而引起硬件重起。如果没有Watchdog, 程序死掉就死掉了,只能等待用户自己发现去吧。

  ★相关寄存器:

  ●WTCON寄存器:用于设置预分频系数,选择工作频率,决定是否使能中断,是否启用WATDOG功能等。

  ●WTDAT寄存器:用以决定Watchdog定时器的超时周期,值自动写入WTCNT。

  ●WTCNT寄存器:在启动WATDOG定时器前,必须往这个寄存器写入初始计数值,启动定时器后,它做减1操作,当计数器值达到0时,如果中断被使能的话,就发出中断,如果Watchdog功能被使能的话就发出复位信号,装载WTDAT寄存器的值并重新计数。

  关键代码解析:

  ★head.S头文件来初始化,设置中断模式、系统模式的栈,设置好中断处理函数

  .text

  .global _start

  _start:

  @中断向量表处理函数,只给出复位和普通中断模式的处理函数,其它异常未使用

  b Reset

  ......

  @0x18: 中断模式的向量地址

  b HandleIRQ

  @0x1c: 快中断模式的向量地址

  HandleFIQ:

  b HandleFIQ

  Reset: @复位处理

  bl disable_watch_dog @关门喂狗

  ldr sp,=0x4096 @clock初始化栈地址

  bl clock_init @设置MPLL,改变FCLK、HCLK、PCLK

  bl mem_control_setup @设置存储控制器以使用SDRAM

  bl copy_steppingstone_to_sdram @复制代码到SDRAM中

  ldr pc, =on_sdram @跳到SDRAM中继续执行

  on_sdram:

  msr cpsr_c, #0xd2 @进入中断模式

  ldr sp, =0x32000000 @设置中断模式栈指针

  msr cpsr_c, #0xdf @进入系统模式

  ldr sp, =0x34000000 @设置系统模式栈指针

  bl init_led @初始化LED

  bl init_timer0 @初始化定时器0

  bl enable_timer0 @使能定时器0

  bl init_watchdog @初始化Watchdog

  bl enable_watchdog @使能Watchdog

  msr cpsr_c, #0x5f @设置I-bit=0,开IRQ中断

  ldr lr, =halt_loop @设置返回地址

  ldr pc, =main @调用main函数

  halt_loop:

  b halt_loop

  ★init.c文件实现时钟、GPIO、中断及定时的初始化,主要代码:

  /*

  * 时钟初始化

  */

  #define S3C2410_MPLL_200MHZ ((0x5c<<12)|(0x04<<4)|(0x00))

  void init_clock(void)

  {

  CLKDIVN = 0x03; // FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4, HDIVN=1,PDIVN=1

  /* 如果HDIVN非0,CPU的总线模式应该从"fast bus mode"变为"asynchronous bus mode"*/

  __asm__(

  "mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0\n" /* 读出控制寄存器 */

  "orr r1, r1, #0xc0000000\n" /* 设置为"asynchronous bus mode" */

  "mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0\n" /* 写入控制寄存器 */

  );

  MPLLCON = S3C2410_MPLL_200MHZ; /* FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz */

  }

  /*

  * 定时器0初始化

  */

  void init_timer0(void)

  {

  TCFG0 = 99; // 预分频器0 = 99

  TCFG1 = 0x03; // 选择16分频

  TCNTB0 = 31250; // 0.5秒钟触发一次中断

  TCON |= (1<<1); // 手动更新

  TCON = 0x09; // 自动加载,清“手动更新”位,启动定时器0

  }

  /*

  * 定时器0中断使能

  */

  void enable_timer0(void)

  {

  INTMSK &= (~(1<<10)); // 定时器0中断使能

  }

  /*

  * Watchdog初始化

  */

  void init_watchdog(void)

  {

  //Prescaler Value = 99;Division_factor = 16(Clock Select=16);Interrupt Generation = 0(不产生中断);Reset = 1(开启Reset Signal)

  WTCON = 0x6381;

  //设置寄存器WTDAT的值为0x8000,时间一定要大于Timer0的时间

  WTDAT = 0x8000;

  }

  /*

  * Watchdog使能

  */

  void enable_watchdog(void)

  {

  WTCON|=1<<5;

  }

  ★interrupt.c文件实现中断的处理,主要代码:

  /*

  * 定时器0中断处理函数

  */

  void Timer0_Handle(void)

  {

  //喂狗

  WTCNT=0x8000;

  //每次中断令4个LED改变状态

  if(INTOFFSET == 10)

  GPFDAT = ~(GPFDAT & (0xf << 4));

  //清中断

  SRCPND = 1 << INTOFFSET;

  INTPND = INTPND;

  }



关键词: ARM S3C2410

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