嵌入式学习的第四十九天-时钟+EPIT+GPT定时器

一、时钟

1.时钟系统基本概念

（1）PLL (锁相环, Phase-Locked Loop)

作用：PLL是一种反馈控制电路，用于生成稳定的高频时钟信号。它通过将输出时钟与参考时钟进行比较和调整，可以产生比输入参考时钟频率高得多的输出时钟。倍频Fin * n = Fout

特点：

倍频功能：可将低频参考时钟倍频为高频时钟
低抖动：输出时钟稳定性好
可编程性：可通过寄存器配置倍频系数

（2）Prescaler (预分频器)

作用：用于对输入时钟进行分频，降低时钟频率。分频 Fin / m = Fout

特点：

分频比可配置 (通常为2的幂次方或整数分频)
用于将高速时钟分频为适合外设工作的频率
可级联使用实现更大的分频比

（3）FPD (Fractional Post Divider，相位项数分频器 )

作用：提供更精细的时钟分频能力，可以实现非整数分频比。既能倍频也能分频 (Fin * n) / m = Fout

特点：

支持分数分频 (如4.5分频)
提供更灵活的时钟配置
通常用于需要特定频率但整数分频无法满足的场景

时钟树

2.IMX6ULL中的PLL和PFD

(1)PLL数量

IMX6ULL中有7个PLL：

ARM PLL (用于ARM内核)
SYSTEM PLL (系统主PLL)
USB1 PLL (USB1专用)
USB2 PLL (USB2专用)
AUDIO PLL (音频子系统)
VIDEO PLL (视频处理)
ENET PLL (以太网专用)

(2)PFD数量

IMX6ULL的每个PLL有4个PFD (Phase Fractional Dividers)，因此总共有：

7个PLL × 4个PFD = 28个PFD

二、EPIT定时器

1.定义

EPIT的全称是：Enhanced Periodic Interrupt Timer，增强的周期中断定时器 ，它主要是完成周期性中断定时的。

s3c2440里面的定时器还有很多其它的功能，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，仅此一项功能！至于输入捕获、 PWM 输出等这些功能，I.MX6U 由其它的外设来完成。
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.

2.EPIT 定时器特点

(1).时钟源可选的 32 位向下计数器；
(2). 12 位的分频值；
(3). 当计数值和比较值相等的时候产生中断.

3.EPIT结构图

① 这是个多路选择器，用来选择 EPIT 定时器的时钟源，EPIT 共有 3 个时钟源可选择，ipg_clk、ipg_clk_32k 和 ipg_clk_highfreq，ipg_clk我们之前已经配置好了------66MHz；
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 内部，在 EPIT 内部有三个重要的寄存器：计数寄存器(EPIT_CNR)、加载寄存器(EPIT_LR)和比较寄存器(EPIT_CMPR)，这三个寄存器都是 32 位的。EPIT 是一个向下计数器，也就是说给它一个初值，它就会从这个给定的初值开始递减，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计数寄存器里面，重新开始向下计数；
④ 比较器，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；
⑤ EPIT 可以设置引脚输出，如果设置了的话就会通过指定的引脚输出信号；
⑥ 产生比较中断，也就是定时中断。

4.EPIT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：此模式下，在此模式下 EPIT 的计数器从加载寄存器 EPITx_LR 中获取
初始值，不能直接向计数器寄存器写入数据。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：此模式下，当计数器计数到 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。

5.相关配置

（1) 配置PLL1、PLL2、PLL3

(2)、配置时钟生成树CLOCK ROOT GENERATOR

（3）验证配置（使用EPIT外设）

6.EPIT设置步骤

设置 EPIT1 的时钟源；
设置分频值；
设置工作模式；
设置计数器的初始值来源；
使能比较中断；
设置加载值和比较值；
设置EPIT1 中断服务函数；
使能 EPIT1 定时器。

三、GPT通用目的寄存器

输入捕获，输出比较
IMX6U有两个GPT，全称为 General Purpose Timer(通用目的的定时器)。GPT 定时器是一个 32 位向上定时器(也就是从 0X00000000 开始向上递增计数)，GPT 定时器也可以跟一个值进行比较，当计数器值和这个值相等的话就发生比较事件，产生比较中断。GPT 定时器有一个 12 位的分频器，可以对 GPT 定时器的时钟源进行分频。
GPT 定时器特性如下：
① 一个可选时钟源的 32 位向上计数器；
② 两个输入捕获通道，可以设置触发方式；
③ 三个输出比较通道，可以设置输出模式；
④ 可以生成捕获中断、比较中断和溢出中断；
⑤ 计数器可以运行在重新启动(restart)或(自由运行)free-run 模式。

GPT主要使用最主要的寄存器是GPT Control Register (GPTx_CR)寄存器主要的域有：
• SWR(bit15)：复位 GPT 定时器，向此位写 1 就可以复位 GPT 定时器，当 GPT 复位完成以后此为会自动清零。
• FRR(bit9)：运行模式选择，当此位为 0 的时候比较通道 1 工作在重新启动(restart)模式。当此位为 1的时候所有的三个比较通道均工作在自由运行模式(free-run)。
• CLKSRC(bit8:6)：GPT 定时器时钟源选择位，为 0 的时候关闭时钟源；为 1 的时候选择ipg_clk 作为时钟源；为 2 的时候选择 ipg_clk_highfreq 为时钟源；为 3 的时候选择外部时钟为时钟源；为 4 的时候选择 ipg_clk_32k 为时钟源；为 5 的时候选择 ip_clk_24M 为时钟源。我们选择 ipg_clk 作为 GPT定时器的时钟源，因此此位设置位 1(0b001)。
• ENMOD(bit1)：GPT 使能模式，此位为 0 的时候如果关闭 GPT 定时器，计数器寄存器保存定时器关闭时候的计数值。此位为 1 的时候如果关闭 GPT 定时器，计数器寄存器就会清零。
• EN(bit)：GPT 使能位，为 1 的时候使能 GPT 定时器，为 0 的时候关闭 GPT 定时器。
GPT Prescaler Register (GPTx_PR)用于保存分频值，PRESCALER(bit11:0)，这就是 12 位分频值，可设置 0~4095，分别对应 1~4096 分频