正点原子[第二期]Linux之ARM（MX6U）裸机篇学习笔记-16讲 EPIT定时器

前言：

本文是根据哔哩哔哩网站上"正点原子第二期Linux之ARM（MX6U）裸机篇"视频的学习笔记，在这里会记录下正点原子 I.MX6ULL 开发板的配套视频教程所作的实验和学习笔记内容。本文大量引用了正点原子教学视频和链接中的内容。

引用：

正点原子IMX6U仓库 (GuangzhouXingyi) - Gitee.com

《【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.5.2.pdf》

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正文：

本文是 "正点原子第二期Linux之ARM（MX6U）裸机篇--第16 讲" 的读书笔记。第16讲主要是介绍I.MX6U处理器的EPIT定时器。本节将参考正点原子的视频教程第16讲和配套的正点原子开发指南文档进行学习。

0. 概述

定时器是最常见的外设，常常需要使用定时器来完成精准的定时功能，I.MX6U 提供了多种硬件定时器，有些定时器功能非常强大。本章我们从最基本的EPIT定时器开始，学习如何配置EPIT定时器，使其按照给定的时间，周期性的产生定时器中断，在定时器中断里面我们可以做其他处理，比如翻转LED灯。

1. EPIT定时器原理

EPIT的全称是：Enhanced Period Interrupt Timer，直译过来就是增强的周期中断定时器，它主要是完成周期性中断的。当学过STM32的话应该知道，STM32里面的定时器还有很多其他的功能，比如输入捕获，PWM输出等等。但是I.MX6U的EPIT定时器只是完成周期性中断定时的功能，仅此一项功能。至于输入捕获，PWM输出灯这些功能，I.MX6U由其他的外设来完成。

EPIT是一个32位定时器，在处理器几乎不用介入的情况下提供精准的定时中断，软件使能以后EPIT就会开始运行，EPIT定时器有如下特点：

1. 时钟源可选的32位向下定时器
2. 12位分频值
3. 当计数值和比较值相等的时候产生中断

EPIT定时器的结构如下图所示：

1. 这是一个多路选择器，用来选择EPIT定时器的时钟源，EPIT共有三个时钟源可以选择 ipg_clk, ipg_clk_32k, ipg_clk_highfrq
2. 这是一个12位的分频器，负责对时钟源进行分频，12位对应的值是0~4095，对应着1~4096分频
3. 经过分频的时钟进入到EPIT定时内部，在EPIT定时器内部有三个重要的寄存器：技术寄存器（EPIT_CR），加载寄存器（EPIT_LR）和比较寄存器（EPIT_CMPR），这3个寄存器都是32位的。EPIT是一个向下计数器，也就是说给它一个初始值，它就会从这个给定的初始值开始递减，直到减为0，计数寄存器里面保存的就是当前的计数值。如果EPIT工作在 set-and-forget 模式下，当计数寄存器里面的值减少到0，EPIT就会重新从加载寄存器读取数值到技术寄存器里面，重新开始向下计数。比较寄存器里面保存的数值用于和计数寄存器里面的计数值比较，如果相等的话就会产生一个比较事件。
4. 比较器
5. EPIT可设置引脚输出，如果设置了的话就会通过制定的引脚输出信号。
6. 产生比较中断，也就是定时中断。

EPIT定时器有两种工作模式: set-and-forget 和 free-running ，这两个工作模式的区别如下：

• set-and-forget 模式：EPITx_CR（x=1,2）寄存器的RLD位置1的时候EPIT工作在此模式下，在此模式下EPIT的计数器值从加载寄存器EPITx_LR中获取初始值，不能直接向计数寄存器写入数据。不管什么时候，只要计数器计数到0，那么就会从加载寄存器EPITx_LR中重新加载数据到计数器中，周而复始。
• free-running模式：EPITx_CR寄存器的RLD位清零的时候EPIT定时器工作在此模式下，当计数器数到0以后会重新从 0xFFFFFFFF 开始计数，并不是从加载寄存器EPITx_LR中获取数据。

1.1 EPIT定时器关联的 EPITx_XX 寄存器如下

|------------|------------------------|
| 寄存器 | 描述 |
| EPITx_CR | Control Register 控制寄存器 |
| EPITx_SR | Status Regisetr 状态寄存器 |
| EPITx_LR | Load Register 加载寄存器 |
| EPITx_CMPR | Compare Register 比较寄存器 |
| EPITx_CNR | Counter Register 计数寄存器 |

1.2 EPIT 比较重要的几个寄存器

加下来看一下GPIT重要的几个寄存器，第一个就是EPIT的配置寄存器EPITx_CR，此寄存器的结构如下图所示：

|-----------------------|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| EPITx_CR控制寄存器 | 描述 |
| CLKSRC bit25:24 | EPIT时钟源选择位，为0时关闭时钟源，1时使用ipg_clk时钟源，2时使用ipg_clk_higrfreq时钟源，3时使用 ipg_clk_32k 时钟源。 在本例程中，我们设置为 1，也就是选择 ipg_clk 作为 EPIT 的时钟源， ipg_clk=66MHz。 |
| IOVW bit17 | EPIT计数值覆盖写使能。为0写EPIT LR加载寄存器不影响计数寄存器里的值，为1写EPIT LR加载寄存器会立即覆盖写计数寄存器。 |
| PRESCALAR bit15:4 | EPIT时钟源分配值，可设置范围0~4095，分别对应1~4096分频。 |
| RLD bit3 | EPIT工作模式，为0的时候工作在free-running模式，为1的时候工作在set-and-forget模式。本章例程设置为1，也就是工作在set-and-forget模式 |
| OCIEN bit2 | 比较中断使能位，为0时关闭比较中断，为1的时候使能比较中断。本章实验使能比较中断。 |
| ENMOD bit1 | 设置计数器初始值，为0时计数器初始值等于上次关闭EPIT定时器以后计数器里面的值，为1的时候来源于加载寄存器。 |
| EN bit0 | EPIT使能位，为0的时候关闭EPIT，为1的时候使能EPIT。 |

寄存器EPITx_SR 寄存器结构如下图所示：

寄存器EPITx_SR寄存器只有一个有效位，那就是 OCIF（Outpurt Comparte Interrupt Flag）bit0，为0时表示没有比较事件发生，为1的时候表示有比较事件发生。当比较事件发生以后需要手动清除此位，此位是写1清零。

关于 EPIT 的寄存器就介绍到这里，关于这些寄存器详细的描述，请参考《I.MX6ULL 参考手册》第 1174 页的 24.6 小节。

2. EPIT定时器程序编写

本章我们使用EPIT产生功能定时中断，然后在中断服务函数里面翻转LED0，接下来以EPIT1为例，讲解需要哪些步骤来实现这个功能。EPIT1的配置步骤如下

1. 设置EPIT1的时钟源
   设置EPIT1_CR寄存器的 CLKSEL bit25:24位，选择 EPIT1的时钟源。
2. 设置分频值
   设置EPIT1_CR寄存器的 PRESCALER bit15:4位，设置分频值
3. 设置工作模式
   设置EPIT1_CR寄存器的 RLD bit3 位，设置计数器的初始值来源。
4. 设置计数值的初始值来源
   设置EPIT1_CR寄存器的 ENMODE bit1 位，设置计数器的初始值来源。
5. 使能比较中断
   我们要使用到比较中断，因此需要设置EPIT1_CR寄存器的 OCIEN bit2 位，使能比较中断。
6. 设置加载值和比较值
   设置寄存器EPIT1_LR中国加载值和寄存器EPIT1_CMPR中的比较值，通过这两个寄存器就可以决定计时器的中断周期。
7. EPIT1中断设置和中断服务函数编写
   使能GIC中对应的EPIT1中断，注册中断服务函数，如果需要的话还可以设置中断优先级。最后编写中断服务函数。
8. 使能EPIT1定时器
   配置好EPIT1以后就可以使能EPIT1了，通过EPIT1_CR寄存器的 EN bit0 位来设置。

通过以上几步我们就配置好EPIT了，通过EPIT的比较中断来实现LED0的翻转。

2.1 本节用到的硬件资源

• LED0
• 定时器EPIT1

本实验通过EPIT的中断来控制LED0的亮灭，LED0的硬件原理前面已经介绍过了。

EIPT定时器输出比较中断的中断ID号为 88=56+32:

2.2 实验程序编写

经过上面的分析EPIT1定时器的使用方法和配置EPIT1寄存器的步骤已经清楚，接下来实现正点原子I.MX6U ALPHA/Mini 开发板上的EPIT定时器驱动程序。

#include "bsp_epittimer.h"
#include "bsp_beep.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_int.h"


void epittimer_init(int frac, int counterValue)
{
	if(frac<0 || frac > 0xFFF){
		return;
	}

	/* 首先清零EPIT1->CR 控制寄存器.
	 * I.MX6U手册要求在修改EPIT定时器时钟源之前必须先去使能EPIT定时器 */
	EPIT1->CR = 0x0;

	/* CLKSEL bit[25:24] EPIT时钟源选择, 1：ipg_clk */
	EPIT1->CR |= (1 << 24);

	/* PRESCALAR bit[15:4] EPIT分频值，0：1分频, 66MHz/1==66MHz */
	EPIT1->CR |= (frac << 4);

	/* RLD bit[3] EPIT工作模式，1：set-and-foret 模式 */
	EPIT1->CR |= (1 << 3);

	/* OCIEN bit[2] EPIT输出比较中断使能，1：使能比较中断 */
	EPIT1->CR |= (1 << 2);

	/* ENMODE bit[1] EPIT使能模式，1：EPIT使能是计数器值从LR寄存器获取 */
	EPIT1->CR |= (1 << 1);

	/* EPITx_LR 加载值寄存器设置 */
	EPIT1->LR = counterValue;

	/* EPIT_CMPR 比较值寄存器设置 */
	EPIT1->CMPR = 0;

	/* 使能GIC IRQn 中断 */
	GIC_EnableIRQ(EPIT1_IRQn);

	/* 注册EPIT1比较中断 EPIT1_IRQn 的中断处理函数 */
	system_irqhandler_register(EPIT1_IRQn, eptitimer_irq_handler, NULL);

	/* 使能EPIT1 EN bit[0], 1: 是能EPIT */
	EPIT1->CR |= (1 << 0);
}

void eptitimer_irq_handler(IRQn_Type irq, void *userparam)
{
	static int beep_state = 0;
	static int led_state = 0;


	if((EPIT1->SR & (1 << 0))){		/* 判断比较中断事件发生 */
		beep_state = !beep_state;
		beep_switch(beep_state);

		led_state = !led_state;
		led_switch(LED_0, led_state);
	}


	/* 清除EPITx_ISR 中断标志位 */
	EPIT1->SR |= (1 << 0);
}

3. 编译烧写SD卡验证按键EPIT定时器中断实验结果

译修改主频后源码烧录SD卡验证本节的EPIT定时器实验是否生效。预期烧录SD卡后正点原子I.MX6ULL ALPHA/Mini 开发板会周期性的每500ms鸣叫一次。

我本地验证的结果是EPIT定时器正常工作每500ms触发一次EPIT输出比较事件中断在EPIT定时器中断里翻转一次蜂鸣器的开关，蜂鸣器正常鸣叫。

4. 总结和实验遇到的问题记录

4.1 问题1：EPIT定时器驱动程序烧录SD，开发板上电需要等待大概1分钟之后蜂鸣器才会开始按照500ms的间隔鸣叫。

对照正点原子的示例源码找到了问题原因：

原因：忘记了配置EPITx->CR寄存器的ENMODE bit1 位置1，这样CR寄存器 ENMOE=0，EPIT计数寄存器就使用上一次残留的寄存器值开始向下递减，可能是从0XFFFFFFFF 开始递减的所以需要等待大概1分钟才能递减到 0.

5. 结束

本文至此结束