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恶补DSP:2.F28335的定时器系统

news 2025/8/21 14:35:02

一、定时器原理

        F28335 城市的三座时钟塔（Timer0、Timer1、Timer2）是城市时间管理的核心设施，每座均为32位精度，依靠城市能源脉冲（系统时钟 SYSCLKOUT，典型频率为150 MHz）驱动。它们由两个核心模块组成：节奏调节站（预分频模块）和计时核心站（定时/计数模块），协同工作以实现精确计时。

  • 节奏调节站（预分频模块）：

    • 节奏分频器（16位定时器分频寄存器 TDDRH:TDDR）：决定城市能源脉冲的“放慢”倍数。例如，若 TDDR=9，则每10个脉冲（从0到9）产生一次有效信号，相当于将脉冲频率除以10。
    • 节奏计数器（16位预定标计数器 PSCH:PSC）：记录收到的脉冲数。每次脉冲到来，PSC 减1；当 PSC 减到0时，触发“下溢”，向计时核心站发送信号，并重新装载 TDDR 的值，开始下一轮计数。

  • 计时核心站（定时/计数模块）：

    • 周期蓝图（32位周期寄存器 PRDH:PRD）：定义一次完整计时周期的长度，决定时钟塔多久敲响一次“钟声”。
    • 计时器（32位计数寄存器 TIMH:TIM）：记录当前计时进度。每次从节奏调节站收到信号，TIM 减1；当 TIM 减到0时，触发“下溢”，产生“钟声”（中断信号），并重新装载 PRD 的值。

工作流程如下：

  1. 城市能源脉冲（SYSCLKOUT）每跳动一次，节奏计数器（PSC）减1。
  2. 当 PSC 减到0，触发下溢，向计时器（TIM）发送信号，TIM 减1，同时 PSC 重新装载 TDDR 的值。
  3. 当 TIM 减到0，触发下溢，产生中断信号（TINT0、TINT1 或 TINT2），通知中央政府（CPU），并重新装载 PRD 的值，循环往复。

        时钟塔的“钟声”通过城市通信网络（PIE 中断系统）传递，Timer0 的中断（TINT0）属于第一组第七个小信号（PIEIER1.bit.INTx7）。中断信号经过 PIE 模块处理后到达中央政府，确保任务按时执行。

周期计算公式：


定时周期 = (PRD + 1) × (TDDR + 1) × (1 / SYSCLKOUT)


例如，若 SYSCLKOUT=150 MHz（周期6.67 ns），PRD=14999999，TDDR=9，则定时周期为：
(14999999 + 1) × (9 + 1) × 6.67 ns = 15000000 × 10 × 6.67 ns = 1秒。

二、具体代码

2.1 ConfigCpuTimer 函数

void ConfigCpuTimer(struct CPUTIMER_VARS *Timer, float Freq, float Period)
{Uint32 temp;// Initialize timer period:Timer->CPUFreqInMHz = Freq;Timer->PeriodInUSec = Period;temp = (long)(Freq * Period);Timer->RegsAddr->PRD.all = temp;// Set pre-scale counter to divide by 1 (SYSCLKOUT):Timer->RegsAddr->TPR.all = 0;Timer->RegsAddr->TPRH.all = 0;// Initialize timer control register:Timer->RegsAddr->TCR.bit.TSS = 1;      // 1 = Stop timer, 0 = Start/Restart TimerTimer->RegsAddr->TCR.bit.TRB = 1;      // 1 = reload timerTimer->RegsAddr->TCR.bit.SOFT = 0;Timer->RegsAddr->TCR.bit.FREE = 0;     // Timer Free Run DisabledTimer->RegsAddr->TCR.bit.TIE = 1;      // 0 = Disable/ 1 = Enable Timer Interrupt// Reset interrupt counter:Timer->InterruptCount = 0;
}
功能概述

ConfigCpuTimer 是城市提供的一套标准管理工具（库函数），用于配置任意一座时钟塔（Timer0、Timer1 或 Timer2）的运行参数。根据城市需求调整时钟塔的节奏和计时周期，确保其“钟声”（中断信号）按预期时间响起。该函数接受三个参数：

  • Timer：指向时钟塔管理结构（CPUTIMER_VARS）的指针，包含时钟塔的寄存器地址、频率、周期等信息。
  • Freq：城市能源脉冲频率（单位：MHz，例如 150 MHz）。
  • Period：期望的计时周期（单位：微秒，例如 500000 表示 500ms）。
详细分析

  1. 参数存储：

Timer->CPUFreqInMHz = Freq;
Timer->PeriodInUSec = Period;
    • 将输入的频率和周期存储到 Timer 结构中，便于后续管理和调试。
    • 例如，若 Freq=150，Period=500000，则记录 CPU 频率为 150 MHz，周期为 500ms。

  2. 计算周期蓝图（PRD 值）：

temp = (long)(Freq * Period);
Timer->RegsAddr->PRD.all = temp;
  • 计算周期寄存器（PRD）的值，决定时钟塔敲响“钟声”的时间间隔。
  • 公式：PRD = Freq * Period，其中 Freq（MHz）× Period（微秒）= 周期脉冲数。
  • 示例：若 Freq=150 MHz，Period=500000 微秒（500ms），则：
PRD = 150 * 500000 = 75000000
    • 表示时钟塔需要计数 75000000 个脉冲（每个脉冲 6.67 ns，150 MHz 的倒数），对应 500ms。
    • 注意：实际硬件实现中，PRD 寄存器从 0 计数到 PRD 值（含 0，共 PRD+1 次），但此处代码直接使用 Freq * Period，未减 1，可能导致周期略偏，实际周期为 (PRD+1) × (1/SYSCLKOUT)。开发者需根据硬件手册验证是否需要调整。

  2. 设置节奏调节站（TPR/TPRH）：

Timer->RegsAddr->TPR.all = 0;
Timer->RegsAddr->TPRH.all = 0;
  • 将预定标寄存器（TPR/TPRH）清零，表示不使用分频（TDDR=0，PSC=0）。
  • 此时，SYSCLKOUT 的每个脉冲直接驱动 TIM 计数器减 1，分频系数为 1。
  • 公式：定时周期 = (PRD+1) × (TDDR+1) × (1/SYSCLKOUT)，由于 TDDR=0，周期简化为：

定时周期 = (PRD+1) × (1/SYSCLKOUT)
示例：PRD=75000000，SYSCLKOUT=150 MHz（周期 6.67 ns），则：

定时周期 = (75000000+1) × 6.67 ns ≈ 500000006.67 ns ≈ 500ms
4.配置时钟塔控制面板（TCR）：

Timer->RegsAddr->TCR.bit.TSS = 1;      // 停止时钟塔
Timer->RegsAddr->TCR.bit.TRB = 1;      // 启用重载
Timer->RegsAddr->TCR.bit.SOFT = 0;     // 非软启动
Timer->RegsAddr->TCR.bit.FREE = 0;     // 非自由运行
Timer->RegsAddr->TCR.bit.TIE = 1;      // 启用中断
  • TSS=1：停止时钟塔（Timer Stop Status），确保在配置期间不运行。
  • TRB=1：启用重载（Timer Reload Bit），当 TIM 计数器归零时，自动从 PRD 重新装载值。
  • SOFT=0, FREE=0：禁用软启动和自由运行模式，确保时钟塔在调试时暂停，适合精确控制。
  • TIE=1：启用中断（Timer Interrupt Enable），允许时钟塔在 TIM 归零时产生“钟声”（中断信号）。

5.重置中断计数：

Timer->InterruptCount = 0;
  • 清零中断计数器，记录时钟塔触发的中断次数（用于调试或统计）。

2.2 TIM0_Init 函数

void TIM0_Init(float Freq, float Period)
{EALLOW;SysCtrlRegs.PCLKCR3.bit.CPUTIMER0ENCLK = 1; // CPU Timer 0EDIS;EALLOW;PieVectTable.TINT0 = &TIM0_IRQn;EDIS;CpuTimer0.RegsAddr = &CpuTimer0Regs;CpuTimer0Regs.PRD.all = 0xFFFFFFFF;CpuTimer0Regs.TPR.all = 0;CpuTimer0Regs.TPRH.all = 0;CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS = 1;CpuTimer0Regs.TCR.bit.TRB = 1;CpuTimer0.InterruptCount = 0;ConfigCpuTimer(&CpuTimer0, Freq, Period);CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS = 0;IER |= M_INT1;PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1;EINT;ERTM;
}
详细分析

  1. 启动能源供应：

    EALLOW; SysCtrlRegs.PCLKCR3.bit.CPUTIMER0ENCLK = 1; EDIS;
    • 打开 Timer0 的能源开关（PCLKCR3.bit.CPUTIMER0ENCLK=1），连接城市电力网络（SYSCLKOUT）。
    • EALLOW 和 EDIS 用于解除和恢复寄存器写保护，确保安全操作。

  2. 设置中断通信地址：

    EALLOW; PieVectTable.TINT0 = &TIM0_IRQn; EDIS;
    • 将 Timer0 的“钟声”（TINT0 中断）映射到中断服务函数 TIM0_IRQn 的地址（中断向量表 INT1）。
    • 确保中央政府（CPU）在收到 TINT0 信号时调用正确的响应程序。

  3. 初始化 Timer0 寄存器：

    CpuTimer0.RegsAddr = &CpuTimer0Regs; CpuTimer0Regs.PRD.all = 0xFFFFFFFF; CpuTimer0Regs.TPR.all = 0; CpuTimer0Regs.TPRH.all = 0; CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS = 1; CpuTimer0Regs.TCR.bit.TRB = 1; CpuTimer0.InterruptCount = 0;
    • CpuTimer0.RegsAddr：指定 Timer0 的寄存器地址，绑定管理结构。
    • PRD.all = 0xFFFFFFFF：初始化周期蓝图为最大值（32位全1），为后续配置留空间。
    • TPR.all = 0, TPRH.all = 0：清零节奏调节站（TDDR 和 PSC），默认不分频。
    • TCR.bit.TSS = 1：停止时钟塔，确保配置期间不运行。
    • TCR.bit.TRB = 1：启用重载功能。
    • InterruptCount = 0：清零中断计数。

  4. 调用 ConfigCpuTimer：

    ConfigCpuTimer(&CpuTimer0, Freq, Period);
    • 调用 ConfigCpuTimer 设置 Timer0 的周期（PRD = Freq × Period）和运行参数（TCR、TPR/TPRH）。
    • 示例：Freq=150 MHz，Period=500000 微秒，PRD=75000000，对应 500ms。

  5. 启动时钟塔并启用中断：

    CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS = 0; IER |= M_INT1; PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1; EINT; ERTM;
    • TCR.bit.TSS = 0：启动 Timer0 时钟塔，开始计数。
    • IER |= M_INT1：启用 CPU 第一组中断（INT1，包含 TINT0）。
    • PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1：启用 PIE 第一组第七小中断（TINT0）。
    • EINT：启用全局中断。
    • ERTM：启用实时中断模式，确保中断处理不被调试暂停。

3. TIM0_IRQn 中断

interrupt void TIM0_IRQn(void)
{EALLOW;LED2_TOGGLE;PieCtrlRegs.PIEACK.bit.ACK1 = 1;EDIS;
}

TIM0_IRQn 是 Timer0 的中断服务函数（ISR），相当于时钟塔敲响“钟声”时中央政府的响应程序。它在 Timer0 计数器（TIM）归零时触发，负责翻转 D2 信号灯状态并清除中断标志，确保下次“钟声”正常触发。

详细分析

  1. 解除写保护：

    EALLOW;
    • 解除寄存器写保护，允许操作 PIE 寄存器。

  2. 翻转 D2 信号灯：

    LED2_TOGGLE;
    • 调用宏 LED2_TOGGLE，翻转 D2 信号灯的电平（高变低，低变高）。
    • 实现效果：每次中断触发，D2 信号灯状态切换，周期为 500ms（由 ConfigCpuTimer 设置），即每 500ms 点亮或熄灭。

  3. 清除中断标志：

    PieCtrlRegs.PIEACK.bit.ACK1 = 1;
    • 清除 PIE 第一组中断的确认标志（ACK1），通知通信网络（PIE）已处理本次中断。
    • 若不清除，PIE 将阻止下一次 TINT0 中断触发，导致时钟塔“钟声”失效。

  4. 恢复写保护：

    EDIS;
    • 恢复寄存器写保护，确保系统安全。

TIM0_IRQn 是 Timer0 中断的响应核心，简洁高效地处理 D2 信号灯的闪烁任务，并通过清除标志位保证中断系统的正常运行。其执行时间需尽量短，以避免影响其他任务。

综合流程:

  1. 初始化（TIM0_Init）：

    • 打开 Timer0 能源（PCLKCR3），设置中断地址（TINT0 → TIM0_IRQn）。
    • 初始化寄存器（PRD=0xFFFFFFFF，TPR/TPRH=0，TSS=1，TRB=1）。
    • 调用 ConfigCpuTimer 设置 PRD=75000000（500ms），启用中断（TIE=1）。
    • 启动 Timer0（TSS=0），启用 PIE 中断（INT1、INTx7）和全局中断。

  2. 运行：

    • Timer0 接收 SYSCLKOUT 脉冲（150 MHz），TIM 计数器从 75000000 减到 0。
    • 每 500ms（75000001 × 6.67 ns），TIM 归零，触发 TINT0 中断。

  3. 中断处理（TIM0_IRQn）：

    • 翻转 D2 信号灯状态。
    • 清除 PIEACK 标志，准备下次中断。
http://www.dtcms.com/a/341690.html

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