ZYNQ-Vitis(SDK)裸机开发之（七）PS私有定时器Timer的使用

目录

一、ZYNQ定时器简介

二、编写Vitis工程

1.头文件timer_hdl.h：

2.头文件timer_hdl.c： 

例程开发环境：

SOC芯片：ZYNQ7020

开发环境：Vivado2020.2，Vitis2020.2

通过timer定时器，实现LED的固定频率的闪烁

一、ZYNQ定时器简介

在 ZYNQ 嵌入式系统中，定时器的资源是非常丰富的，每个 Cortex-A9 处理器都有各自独立的 32 位私有定时器和 32 位看门狗定时器，这两个 CPU 同时共享一个 64 位的全局定时器（Global Timer）。除此之外，PS 中还有一个 24 位的系统看门狗定时器（SWDT）和两个 TTC（Triple Timer Counters）。系统看门狗定时器可以在系统发生灾难性的故障时（如 PS 中的 PLL 工作异常）发出信号，使得系统程序重新启动，保证了系统安全可靠的运行。TTC 用于计算来自 MIO 引脚或 EMIO 引脚的信号脉冲宽度，每个 TTC 都有三个独立的计数器，其作用主要是：

（1）通过在每个计数时钟周期向上或向下计数来获得固定的时间间隔；

（2）PWM 输出，可以输出固定频率和占空比的方波；

（3）脉冲计数器，针对外部输入脉冲记录其脉冲宽度；

定时器的系统框图如下图所示：

图中的几种定时器都有连接到中断控制器（Interrupt Controller），我们可以很方便的使用定时器来完成定时器中断的实验。其中私有定时器（CPU Private Timer）是最为常用的，本次实验是基于私有定时器来完成定时器的中断实验。

私有定时器的时钟频率为 CPU 时钟频率的一半，如 ARM 的工作时钟频率为 666.666Mhz，则私有定时器的时钟频率为 333.333Mhz。私有定时器的特性如下：

（1）32 位计数器，当计数器递减至 0 后产生中断；

（2）8 位预分频计数器，可以更好的控制中断周期；

（3）可以配置单次定时或者自动重载模式；

（4）通过配置起始计数值来设置定时时间。

本项目工程介绍的是ZYNQ私有定时器，为PS核内置功能，不需要重新配置PS核以及重新搭建PL端，因此是在ZYNQ-Vitis(SDK)裸机开发之（一）串口实验工程基础上开发的，一些block design的设计方法，Vitis工程的建立方法等，均在该篇文章中进行了详细的讲解，大家可以去参考：

ZYNQ-Vitis（SDK）裸机开发之（一）串口收发使用：PS串口+PL串口、多个串口使用方法

二、编写Vitis工程

1.头文件timer_hdl.h：

1. 定义定时器设备ID、定时器中断ID、定时器计数重装载值

装载值计算：0.5*1000_000_000/(1000/333) - 1 = 9EC969F，其中0.5为0.5s，即定时器2秒触发一次中断，9EC969F即为0.5s对应的定时器重装载值

1. 定义定时器操作结构体实例
2. 声明定时器初始化函数、定时器中断初始化函数、定时器中断处理函数、定时器中断使能关闭函数

/*!
    \file    timer_hdl.h
    \brief   firmware functions to manage timer
    \version 2024-03-12, V1.0.0
	\author  tbj
*/

#ifndef TIMER_HDL_H
#define TIMER_HDL_H

#include "xscutimer.h"
#include "gpio_hdl.h"
#include "crc_cal.h"

#ifdef __cplusplus
 extern "C" {
#endif

//定时器ID号、定时器中断ID号、定时器装载数
#define TIMER_DEVICE_ID		XPAR_XSCUTIMER_0_DEVICE_ID
#define TIMER_IRPT_INTR		XPAR_SCUTIMER_INTR
#define TIMER_LOAD_VALUE	0x13D92D3F//0xFFFF

 //定时器中断实例
 XScuTimer Timer0;

//定时器初始化函数
int timer_init(XScuTimer * TimerInstancePtr, u16 TimerDeviceId, u16 TimerIntrId);
//定时器中断初始化函数
int timer_intr_init(XScuGic *IntcInstancePtr, XScuTimer * TimerInstancePtr, u16 TimerIntrId);
//定时器中断处理函数
int Timer0IntrHandler(void *CallBackRef);
//关闭定时器函数
void TimerDisableIntrSystem(XScuGic *IntcInstancePtr, u16 TimerIntrId);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* TIMER_HDL_H */

2.头文件timer_hdl.c： 

1. 实现定时器初始化函数、定时器中断初始化函数、定时器中断处理函数、定时器中断使能关闭函数
2. 定时器中断处理函数中，每次触发中断，对LED等的状态进行反转，来查看定时器中断是否好用，正常的话LED等会以定时器中断时间为固定频率来闪烁

/*!
    \file    timer_hdl.c
    \brief   firmware functions to manage timer
    \version 2024-04-10, V1.0.0
	\author  tbj
*/

#include "timer_hdl.h"

/* 功能：定时器初始化
 * 参数1：GpioPtr-GPIO对象指针
 * 参数2：Gpio_Pin-GPIO对应pin
 * 参数3：Gpio_value-GPIO读取值
 */
int timer_init(XScuTimer * TimerInstancePtr, u16 TimerDeviceId, u16 TimerIntrId){

	int Status;
	XScuTimer_Config *ConfigPtr;

	//初始化定时器
	ConfigPtr = XScuTimer_LookupConfig(TimerDeviceId);
	Status = XScuTimer_CfgInitialize(TimerInstancePtr, ConfigPtr,
					ConfigPtr->BaseAddr);
	if (Status != XST_SUCCESS) {
		return XST_FAILURE;
	}

	//定时器自检
	Status = XScuTimer_SelfTest(TimerInstancePtr);
	if (Status != XST_SUCCESS) {
		return XST_FAILURE;
	}

	//使能自动填充模式
	XScuTimer_EnableAutoReload(TimerInstancePtr);

	//配置计数值
	XScuTimer_LoadTimer(TimerInstancePtr, TIMER_LOAD_VALUE);

	//开始定时器计时
	XScuTimer_Start(TimerInstancePtr);
	//关闭定时器计时
	//XScuTimer_Stop(TimerInstancePtr);

	return XST_SUCCESS;
}

/* 功能：定时器中断初始化
 * 参数1：GpioPtr-GPIO对象指针
 * 参数2：Gpio_Pin-GPIO对应pin
 * 参数3：Gpio_value-GPIO读取值
 */
int timer_intr_init(XScuGic *IntcInstancePtr, XScuTimer * TimerInstancePtr, u16 TimerIntrId){

	int Status;

	//初始化中断异常
	Xil_ExceptionInit();
	Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_IRQ_INT,
				(Xil_ExceptionHandler)XScuGic_InterruptHandler,
				IntcInstancePtr);
	Xil_ExceptionEnable();

	//绑定定时器中断函数
	Status = XScuGic_Connect(IntcInstancePtr, TimerIntrId,
				(Xil_ExceptionHandler)Timer0IntrHandler,
				(void *)TimerInstancePtr);
	if (Status != XST_SUCCESS) {
		return Status;
	}

	//使能中断控制器
	XScuGic_Enable(IntcInstancePtr, TimerIntrId);
	//使能定时器中断
	XScuTimer_EnableInterrupt(TimerInstancePtr);

	return XST_SUCCESS;
}

/* 功能：定时器中断处理函数
 * 参数1：CallBackRef回调
 */
int Timer0IntrHandler(void *CallBackRef){

	//LED 状态,用于控制 LED 灯状态翻转
	static int led_state = 0;
	XScuTimer *timer_ptr = (XScuTimer *) CallBackRef;

	if(led_state == 0)
		led_state = 1;
	else
		led_state = 0;

	//向指定引脚写入数据： 0 或 1
	if(led_state == 1){
		set_gpio_value(&EMIOLed0, LED0_GPIO_PL_EMIO, GPIO_VALUE_ON);
	}else{
		set_gpio_value(&EMIOLed0, LED0_GPIO_PL_EMIO, GPIO_VALUE_OFF);
	}

	//清除定时器中断标志
	XScuTimer_ClearInterruptStatus(timer_ptr);

	return XST_SUCCESS;
}


/* 功能：解除定时器和中断控制器的绑定
 * 参数1：中断控制器
 * 参数2：中断ID号
 */
void TimerDisableIntrSystem(XScuGic *IntcInstancePtr, u16 TimerIntrId)
{
	/*
	 * Disconnect and disable the interrupt for the Timer.
	 */
	XScuGic_Disconnect(IntcInstancePtr, TimerIntrId);
}

 3.Main.c中调用定时器初始化功能

//中断控制器实例
XScuGic GicIntrDevice;

int main()
{
	//初始化GIC中断控制器
	Gic_Intr_Init(&GicIntrDevice);

	//私有定时器测试
#ifdef PRIVATE_TIMER_TEST
	//初始化私有定时器
	timer_init(&Timer0, TIMER_DEVICE_ID, TIMER_IRPT_INTR);
	//初始化私有定时器中断
	timer_intr_init(&GicIntrDevice, &Timer0, TIMER_IRPT_INTR);
#endif

	while(1){

	}
    return 0;
}

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