ARM開(kāi)發(fā)步步深入之定時(shí)加速
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實(shí)驗目的：通過(guò)使用MPLL提高系統時(shí)鐘，啟動(dòng)定時(shí)器產(chǎn)生中斷來(lái)點(diǎn)亮LED燈，啟動(dòng)Watchdog定時(shí)器，如果程序跑飛，借助Watchdog重新運行程序，借此掌握S3C2410的時(shí)鐘管理、PWM及看門(mén)狗定時(shí)器。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201612/341185.htm實(shí)驗環(huán)境及說(shuō)明：恒頤S3C2410開(kāi)發(fā)板H2410。
實(shí) 驗思路：開(kāi)發(fā)板上電啟動(dòng)后，自動(dòng)將NandFlash開(kāi)始的4K數據復制到SRAM中，然后跳轉到0地址開(kāi)始執行。然后來(lái)設置MPLL來(lái)改變FCLK、 HCLK、PCLK的值，初始化存儲控制器來(lái)使用SDRAM。初始化LED燈管腳、定時(shí)中斷控制器和看門(mén)狗，使能定時(shí)中斷控制器和看門(mén)狗。之后進(jìn)入 main函數死循環(huán)等待中斷的發(fā)生，每隔設定的時(shí)間觸發(fā)定時(shí)中斷，調用定時(shí)中斷處理函數點(diǎn)亮/熄滅LED燈。若程序跑飛，觸發(fā)看門(mén)狗重啟。
知識掌握：系統時(shí)鐘、PWM定時(shí)器和Watchdog定時(shí)器
一、系統時(shí)鐘：S3C2410的時(shí)鐘控制邏輯為整個(gè)芯片提供了三種時(shí)鐘。
★FCLK 用于CPU核;HCLK用于A(yíng)HB總線(xiàn)上設備---CPU核、存儲器控制器、中斷控制器、LCD控制器、DMA和USB主機模塊;PCLK用于A(yíng)PB總線(xiàn) 上設備---Watchdog、IIS、I2C、PWM定時(shí)器、MMC接口、ADC、UART、GPIO、RTC和SPI。
★AHB(Advanced High performance Bus)---主要用于高性能模塊間的連接;APB(Advanced Peripheral Bus)---主要用于低帶寬的周邊外設之間的連接。
★ 開(kāi)發(fā)板時(shí)鐘頻率為12MHz，主要是為了降低電磁干擾和板間布線(xiàn)要求，需要通過(guò)PLL提高系統時(shí)鐘。S3C2410包括MPLL(用于FCLK、 HCLK、PLCK)和UPLL(用于USB設備)，他們的設置方法類(lèi)似。開(kāi)發(fā)板上電→FCLK=Fin(外部輸入時(shí)鐘)→設置MPLL相關(guān)寄存器→等待 (Lock Time：長(cháng)短由寄存器LOCKTIME設定)→MPLL輸出穩定，CPU工作在新的時(shí)鐘FCLK下。
★設置MPLL需要設置下面幾個(gè)重要寄存器：
●LOCKTIME寄存器(LOCK TIME COUNT)用于設置lock time的長(cháng)度，初始值0x00FFFFFF。
●MPLLCON(Main PLL Control)寄存器用于設置FCLK與Fin的倍數，初始值0x0005C080。
●CLKDIVN(CLOCK DIVIDER CONTROL)寄存器用于設置FCLK、HCLK、PCLK三者的比例。
二、PWM(pulse width modulation)定時(shí)器
★S3C2410共有5個(gè)16位的定時(shí)器，其中定時(shí)器0、1、2、3有PWM功能，因為它們都有一個(gè)輸出引腳，可以通過(guò)定時(shí)器來(lái)控制引腳周期性的高、低電平變化;定時(shí)器4木有輸出引腳就不有PWM功能了。
★PLCK 是定時(shí)部件的時(shí)鐘源，先通過(guò)2個(gè)8位預分頻器(定時(shí)器0、1共用第一個(gè)定時(shí)器，2、3、4共用第二個(gè))，輸出進(jìn)入第二級分頻(輸出2/4/8/16分頻或 者外部時(shí)鐘TCLK0/TCLK1)。這兩次預分頻都是通過(guò)設置TCFG0寄存器完成的。每個(gè)定時(shí)器工作在哪種頻率下可以通過(guò)TCFG1寄存器來(lái)選擇的。
★定時(shí)器的使用主要涉及以下寄存器：
●TCFG0寄存器：位[7:0]，位[15:8]分別用于控制預分頻器0，1;它們的值為0~255。經(jīng)過(guò)分頻器出來(lái)的時(shí)鐘頻率：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：設定相應定時(shí)器為經(jīng)過(guò)分頻器出來(lái)的時(shí)鐘頻率的幾分頻。定時(shí)器工作頻率= PLCK/(TCFG0[7：0]或TCFG0[15：8]+1)/幾分頻。
●TCNTBn/TCMPBn寄存器：這兩個(gè)寄存器都只用到位[15:0]。TCNTBn中保存定時(shí)器的初始計數值，TCMPBn中保存比較值。它們的在啟動(dòng)定時(shí)器時(shí)，被傳到定時(shí)器內部寄存器TCNTn，TCMPn中。
●TCNTOn寄存器：n為0~4，內部寄存器TCNTn在其工作時(shí)鐘下不斷減1計數，可以通過(guò)讀取TCNTOn寄存器得知其值。
●TCON寄存器：它的功能如下：第一次啟動(dòng)定時(shí)器時(shí)，手動(dòng)將TCNTBn/TCMPBn寄存器的值裝入內部寄存器TCNTn，TCMPn中;啟動(dòng)，停止定時(shí)器;決定在定時(shí)器計數到達0時(shí)是否自動(dòng)裝入初值;決定定時(shí)器的管腳TOUTn的輸出電平是否反轉。
三、Watchdog定時(shí)器：其使用和PWM定時(shí)器很類(lèi)此。
★PLCK 先經(jīng)過(guò)8位預分頻器后再被分成4種頻率(16/32/64/128分頻)。使用看門(mén)狗定時(shí)器的一個(gè)最主要目的當然是讓它給你看門(mén)了。程序正常執行時(shí)，必須 不斷重新設置WTCNT寄存器使其不為0，這樣可以保證系統不被重啟，稱(chēng)為“喂狗”;程序崩潰時(shí)不能按時(shí)“喂狗”，則計數值到達0后系統重啟，使得程序可 以重新正常運行。
★Watchdog存在的意義：開(kāi)啟Watchdog之后程序必須定時(shí)向其反饋信息，這看似麻煩又耗資源，其實(shí)是很重要的行為， 是程序向硬件傳遞自身運行狀態(tài)的一種方法。如果程序運行良好則它應該可以在規定的時(shí)間間隔內向Watchdog反饋信息，借此來(lái)說(shuō)明程序運行正常;若程序 由于某個(gè)不當的操作而進(jìn)入死循環(huán)等，則無(wú)法向Watchdog反饋信息，Watchdog將發(fā)生記時(shí)超時(shí)，從而引起硬件重起。如果沒(méi)有Watchdog， 程序死掉就死掉了，只能等待用戶(hù)自己發(fā)現去吧。
★相關(guān)寄存器：
●WTCON寄存器：用于設置預分頻系數，選擇工作頻率，決定是否使能中斷，是否啟用WATDOG功能等。
●WTDAT寄存器：用以決定Watchdog定時(shí)器的超時(shí)周期，值自動(dòng)寫(xiě)入WTCNT。
●WTCNT寄存器：在啟動(dòng)WATDOG定時(shí)器前，必須往這個(gè)寄存器寫(xiě)入初始計數值，啟動(dòng)定時(shí)器后，它做減1操作，當計數器值達到0時(shí)，如果中斷被使能的話(huà)，就發(fā)出中斷，如果Watchdog功能被使能的話(huà)就發(fā)出復位信號，裝載WTDAT寄存器的值并重新計數。
關(guān)鍵代碼解析：
★head.S頭文件來(lái)初始化，設置中斷模式、系統模式的棧，設置好中斷處理函數
.text
.global _start
_start:
@中斷向量表處理函數，只給出復位和普通中斷模式的處理函數，其它異常未使用
b Reset
......
@0x18: 中斷模式的向量地址
b HandleIRQ
@0x1c: 快中斷模式的向量地址
HandleFIQ:
b HandleFIQ
Reset: @復位處理
bl disable_watch_dog @關(guān)門(mén)喂狗
ldr sp,=0x4096 @clock初始化棧地址
bl clock_init @設置MPLL，改變FCLK、HCLK、PCLK
bl mem_control_setup @設置存儲控制器以使用SDRAM
bl copy_steppingstone_to_sdram @復制代碼到SDRAM中
ldr pc, =on_sdram @跳到SDRAM中繼續執行
on_sdram:
msr cpsr_c, #0xd2 @進(jìn)入中斷模式
ldr sp, =0x32000000 @設置中斷模式棧指針
msr cpsr_c, #0xdf @進(jìn)入系統模式
ldr sp, =0x34000000 @設置系統模式棧指針
bl init_led @初始化LED
bl init_timer0 @初始化定時(shí)器0
bl enable_timer0 @使能定時(shí)器0
bl init_watchdog @初始化Watchdog
bl enable_watchdog @使能Watchdog
msr cpsr_c, #0x5f @設置I-bit=0，開(kāi)IRQ中斷
ldr lr, =halt_loop @設置返回地址
ldr pc, =main @調用main函數
halt_loop:
b halt_loop
★init.c文件實(shí)現時(shí)鐘、GPIO、中斷及定時(shí)的初始化，主要代碼：
/*
* 時(shí)鐘初始化
*/
#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的總線(xiàn)模式應該從"fast bus mode"變?yōu)?quot;asynchronous bus mode"*/
__asm__(
"mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0n" /* 讀出控制寄存器 */
"orr r1, r1, #0xc0000000n" /* 設置為"asynchronous bus mode" */
"mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0n" /* 寫(xiě)入控制寄存器 */
);
MPLLCON = S3C2410_MPLL_200MHZ; /* FCLK=200MHz，HCLK=100MHz，PCLK=50MHz */
}
/*
* 定時(shí)器0初始化
*/
void init_timer0(void)
{
TCFG0 = 99; // 預分頻器0 = 99
TCFG1 = 0x03; // 選擇16分頻
TCNTB0 = 31250; // 0.5秒鐘觸發(fā)一次中斷
TCON |= (1<<1); // 手動(dòng)更新
TCON = 0x09; // 自動(dòng)加載，清“手動(dòng)更新”位，啟動(dòng)定時(shí)器0
}
/*
* 定時(shí)器0中斷使能
*/
void enable_timer0(void)
{
INTMSK &= (~(1<<10)); // 定時(shí)器0中斷使能
}
/*
* Watchdog初始化
*/
void init_watchdog(void)
{
//Prescaler Value = 99;Division_factor = 16(Clock Select=16);Interrupt Generation = 0(不產(chǎn)生中斷);Reset = 1(開(kāi)啟Reset Signal)
WTCON = 0x6381;
//設置寄存器WTDAT的值為0x8000,時(shí)間一定要大于Timer0的時(shí)間
WTDAT = 0x8000;
}
/*
* Watchdog使能
*/
void enable_watchdog(void)
{
WTCON|=1<<5;
}
★interrupt.c文件實(shí)現中斷的處理，主要代碼：
/*
* 定時(shí)器0中斷處理函數
*/
void Timer0_Handle(void)
{
//喂狗
WTCNT=0x8000;
//每次中斷令4個(gè)LED改變狀態(tài)
if(INTOFFSET == 10)
GPFDAT = ~(GPFDAT & (0xf << 4));
//清中斷
SRCPND = 1 << INTOFFSET;
INTPND = INTPND;
}
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