基于IMX6ULL的时钟，定时器（EPIT，GPT）

（1）时钟：

1.PLL（锁相环，Phase - Locked Loop）：倍频

• 定义：PLL 是一种反馈控制系统，它能够自动跟踪输入信号的频率和相位，使输出信号的频率和相位与输入信号保持同步 。它主要由鉴相器（PD，Phase Detector）、环路滤波器（LF，Loop Filter）和压控振荡器（VCO，Voltage - Controlled Oscillator）三个基本部件组成。
• 作用 ：在 IMX6ULL 等芯片中，PLL 的主要作用是产生稳定的、高精度的时钟信号。它可以将一个较低频率的参考时钟信号，通过倍频等操作，产生满足芯片内部不同模块（如 CPU 内核、外设接口等）工作需求的多种频率的时钟信号。例如，ARM PLL 可以为 ARM 内核提供合适的工作频率 。

2.Prescaler（预分频器）：分频

• 定义 ：Prescaler 是一种数字电路模块，它可以对输入的时钟信号进行分频处理，即将输入时钟信号的频率降低为原来的几分之一 。比如一个 2 分频的预分频器，会使输出时钟信号频率变为输入时钟信号频率的一半。
• 作用 ：在 IMX6ULL 芯片中，预分频器主要用于调整时钟信号的频率，使其满足特定模块的工作需求。通过对 PLL 输出的时钟信号进行分频，可以得到适合不同外设工作的时钟频率，同时也有助于降低功耗，因为一些外设不需要太高的时钟频率。

3.PFD（相位频率检测器，Phase - Frequency Detector）：既可以用分频也可以倍频

• 定义：PFD 是 PLL 中的一个关键部件，它主要用于比较输入信号和反馈信号的相位和频率，并输出一个反映两者差异的信号 。
• 作用：在 PLL 环路中，PFD 的输出信号会被送到环路滤波器进行处理，然后再去控制压控振荡器（VCO）的输出频率和相位。通过不断比较和调整，PLL 可以使输出信号与输入信号保持同频同相。在 IMX6ULL 中，PFD 与 PLL 配合，实现稳定的时钟信号生成和调整。

4.IMX6ULL 中的 PLL 和 PFD 数量

①PLL 数量 ：IMX6ULL 通常有7个 PLL，常见的包括

1. ARM PLL：这是ARM核心复合体的PLL时钟。
2. System PLL or 528_PLL：从 XTALOSC 产生 24 MHz 的参考频率，输出 528 MHz 的频率
3. **USB1 PLLor 480_PLL：**固定480MHz的频率
4. Audio PLL：
5. Video PLL ：
6. ENET_PLL：
7. USB2_PLL：

• PFD 数量：IMX6ULL 中存在多个 PFD，例如与 528 PLL 和 480 PLL 相关的 PFD，它们与对应的 PLL 协同工作，为系统提供多种频率选择。具体数量会根据芯片手册的定义和不同的配置模式有所差异，但一般会有多个 PFD 来满足不同的时钟生成和调整需求。

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时钟(clock)：在电子系统中是一个产生稳定、周期性振荡信号的电路或组件。这个信号像节拍器或心跳一样，为数字电路中的各种操作提供同步时序基准。

实时时钟(RTC real time clock)： 是微处理器中的一个功能模块，用于在系统主电源关闭的情况下，继续提供精确的日历和时间信息。

配置ARM PLL：

1. 配置 ARM 工作频率（主频相关寄存器 CCM->CCSR）

• CCM->CCSR &= ~(1<<8);
  • 对 CCM 模块的 CCSR 寄存器的第 8 位 清零 。CCSR（Clock Control Switch Register）是时钟控制切换寄存器，该操作通常用于关闭某个与 ARM 主频相关的默认时钟路径或功能。
• CCM->CCSR |= (1<<2);
  • 对 CCM->CCSR 的第 2 位 置 1。这一步是选择 ARM 内核的时钟源（比如切换到某个 PLL 输出的时钟），为后续设置 ARM 主频做准备。

// 配置ARM内核时钟源及PLL参数，设置ARM工作频率
// 参考i.MX6ULL芯片手册中CCM(时钟控制模块)和PLL相关寄存器定义

// 1. 配置时钟控制切换寄存器(CCSR)，准备切换ARM时钟源
// CCSR寄存器：用于选择ARM内核时钟源和控制时钟路径
// 第8位：通常用于关闭默认时钟源或使能时钟切换准备
CCM->CCSR &= ~(1<<8);    // 清除CCSR第8位，关闭默认时钟路径或相关功能

// 第2位：ARM_PODF(ARM分频器)时钟源选择位
// 置1时，通常选择PLL_ARM作为ARM时钟源的前级时钟
CCM->CCSR |= (1<<2);     // 设置CCSR第2位，选择PLL_ARM作为ARM时钟源

// 2. 配置ARM分频寄存器(CACRR)，设置ARM内核最终分频系数
// CACRR寄存器：控制ARM内核时钟的分频比例(ARM_PODF)
// 低3位(bit0~bit2)：表示分频系数，公式为 分频值 = (bit值 + 1)
CCM->CACRR &= ~(7<<0);   // 清除低3位，清除原有分频设置
CCM->CACRR |= (1<<0);    // 设置低3位为0b001，即分频系数为2(1+1)

// 3. 配置ARM锁相环(PLL_ARM)，生成高频基准时钟
unsigned int t;           // 临时变量，用于寄存器值的修改（避免直接操作寄存器覆盖其他位）

// 读取当前PLL_ARM寄存器值
t = CCM_ANALOG->PLL_ARM;

// PLL_ARM寄存器bit14~15：PLL工作模式配置位
// 清零这两位，通常用于禁用PLL旁路模式，启用正常锁相环模式
t &= ~(3<<14);            // 清除bit14~15，配置PLL为正常工作模式

// PLL_ARM寄存器bit13：PLL使能/控制位
// 置1时，通常用于使能PLL的倍频功能或锁定控制
t |= (1<<13);             // 设置bit13，使能PLL_ARM的倍频功能

// PLL_ARM寄存器bit0~bit6：倍频系数配置位(NDIV)
// 清零这7位，清除原有倍频设置
t &= ~(0x7F<<0);          // 清除bit0~bit6，准备设置新的倍频系数

// 设置倍频系数为88（bit0~bit6赋值88）
// 公式：PLL输出频率 = 参考时钟频率 * 倍频系数
// 假设参考时钟为24MHz，则此时PLL输出为24MHz * 88 = 2112MHz
t |= (88<<0);             // 设置bit0~bit6为88，配置PLL_ARM倍频系数

// 将修改后的值写回PLL_ARM寄存器，完成PLL配置
CCM_ANALOG->PLL_ARM = t;

// 4. 完成时钟源切换，使新配置生效
// 清除CCSR第2位，确认时钟源切换完成，ARM内核开始使用PLL_ARM经过分频后的时钟
CCM->CCSR &= ~(1<<2);     // 确认切换，ARM时钟源正式切换为PLL_ARM分频后输出

// 最终ARM内核频率计算：
// PLL_ARM输出(2112MHz) ÷ CACRR分频系数(2) = 1056MHz

时钟树：

（2）定时：

1.EPIT（增强型周期中断定时器）

主打高效的周期性定时中断能力。它以递减计数器为核心，可从系统时钟中选择合适源并经分频后驱动计数。工作时，计数器从预设值开始递减，当与比较寄存器值匹配时触发中断，且支持自动重装载功能 ------ 计数到 0 或匹配事件后，能自动将初始值重新载入计数器，无需软件干预即可实现稳定的周期性定时，非常适合需要固定间隔触发任务（如周期性数据采集、定时刷新）的场景，功能专一且响应高效。

#include "epit.h"
#include "../imx6ull/MCIMX6Y2.h"
#include "interrupt.h"
#include "led.h"

void epit_irq_handler(void)//定时器EPIT中断
{
    if((EPIT1->SR & (1 << 0)) != 0) //SR位状态寄存器：0比较事件尚未发生；1发生比较事件。在0bit    
    {
        led_nor();
        EPIT1->SR |= (1 << 0); //该位写入一清除位：硬件高电平与1位清零
    }
}

void epit1_init(void)//EPIT初始化
{
    unsigned int t;
    t = EPIT1->CR;//CR:控制寄存器，将当前的EPIT->CR寄存器的值放入t中
    t &= ~(3 << 24);//24,25bit先置0
    t |= (1 << 24);//24,25bit选择时钟源：01设置成外围时钟
    t |= (1 << 17);//17bit：EPIT计数器覆盖启用，0写入加载寄存器不会导致计数器被覆盖，1会
    t &= ~(0xFFF << 4);//4---15bit：逆时针预分频器值，此位字段用于确定在将时钟分频至计数器之前所进行的分频值。0x00：除以一
    t |= (65 << 4);//除以66；
    t |= (1 << 3);//3bit:计数器重新加载控制。0:当计数器达到零时，它会滚动至到OxFFF_FFF（自由运行模式)
                                        //1:当计数器达到零时，它会从模数寄存器重新加载（设置并忘记模式)
    t |= (1 << 2);//输出比较中断使能：      0比较中断禁用状态0比较中断已禁用
                                    //  1比较中断开启状态1比较中断已启用
    t |= (1 << 1);//EPIT使能模式。当ENMOD为1时，启动定时器，那么就从加载寄存器或者0xFFFFFFFF开始计数；
                    //如果ENMOD=0，启动定时器后就从当前值开始计数。

    EPIT1->CR = t;

    EPIT1->LR = 1000*1000;//CR:加载寄存器
    EPIT1->CMPR = 0;//比较寄存器
    EPIT1->CNR = 1000*1000;//计数寄存器
    // 1.使能 EPIT1 中断
    GIC_EnableIRQ(EPIT1_IRQn);
    //2.中断优先级设置
    GIC_SetPriority(EPIT1_IRQn, 0);
    //3.注册中断处理函数
    system_interrupt_register(EPIT1_IRQn, epit_irq_handler);
    //启动 EPIT1 定时器:最后开启
    EPIT1->CR |= (1 << 0); 
}

整体实现了一个周期性中断定时器，当计数器从 1000000 递减到 0 时，会触发中断并翻转 LED 状态，然后自动重新加载计数，形成周期性定时功能。

2.GPT（通用定时器）

则具备更灵活的多功能性。它支持向上、向下及双向计数模式，时钟源选择和分频配置同样灵活。除基础定时功能外，其核心优势在于输入捕获 和输出控制：输入捕获可检测外部信号边沿（如上升 / 下降沿）并锁存当前计数值，用于测量信号周期、脉宽等；比较功能不仅能触发中断，还可通过配置在外部引脚输出特定波形（如 PWM）。这种多模式、多接口的特性，使其适用于更复杂的场景，如电机调速（PWM 输出）、外部事件计时（捕获功能）等，灵活性远高于 EPIT。

#include "gpt.h"
#include "../imx6ull/MCIMX6Y2.h"

/**
 * @brief 重置GPT1定时器
 * 作用：通过设置CR寄存器的软件复位位，将GPT1恢复到初始状态
 */
void reset_gpt1()
{
  // GPT1->CR：GPT1控制寄存器
  // 第15位：软件复位位，置1触发GPT1复位
  GPT1->CR |= (1 << 15);
  
  // 等待复位完成：复位过程中第15位保持1，复位完成后自动清0
  while ((GPT1->CR & (1 << 15)) != 0);
}

/**
 * @brief 初始化GPT1定时器，配置为自由运行模式用于计时
 */
void gpt1_init(void)
{
  reset_gpt1();  // 先复位定时器，确保初始状态一致
  
  unsigned int t;
  t = GPT1->CR;  // 读取当前控制寄存器值，避免直接操作覆盖其他位

  // 配置时钟源（CR寄存器26-28位）
  t &= ~(7 << 26);  // 清除26-28位（时钟源选择位）
  // 此处未设置新值，默认使用外设时钟（具体需参考芯片手册）

  // 配置输出比较模式（CR寄存器18-19位）
  t &= ~(3 << 18);  // 清除18-19位，禁用输出比较功能（仅用于计时）

  // 使能计数器溢出中断（CR寄存器第9位）
  t |= (1 << 9);    // 置1：允许计数器溢出时产生中断

  // 配置计数模式（CR寄存器6-8位）
  t &= ~(7 << 6);   // 清除6-8位
  t |= (1 << 6);    // 设置为6-8位为001，选择"自由运行模式"（计数器从0x00000000递增到0xFFFFFFFF后回0）

  // 禁用暂停模式（CR寄存器第1位）
  t &= ~(1 << 1);   // 清0：禁止在调试模式下暂停计数器

  GPT1->CR = t;     // 写入配置值

  // 配置预分频器（PR寄存器0-11位）
  GPT1->PR &= ~(0xFFF << 0);  // 清除0-11位（预分频值）
  GPT1->PR |= (65 << 0);      // 设置预分频值为65，实际分频系数=65+1=66

  // 启动GPT1定时器（CR寄存器第0位）
  GPT1->CR |= (1 << 0);  // 置1：使能计数器开始计数
}

/**
 * @brief 微秒级延时函数
 * @param us 延时的微秒数
 * 原理：利用GPT1的自由运行计数器计算经过的时间
 */
void delay_us(unsigned int us)
{
    unsigned int counter = 0;          // 累计的计数次数
    unsigned int old_counter = 0, new_counter = 0;  // 用于保存计数器值

    old_counter = GPT1->CNT;  // 读取当前计数器值作为起始点

    while(1)
    {
        new_counter = GPT1->CNT;  // 读取当前计数器值

        // 仅在计数器值变化时更新累计值（避免重复计算）
        if (old_counter != new_counter)
        {
            // 处理计数器溢出（从0xFFFFFFFF回0的情况）
            if (old_counter < new_counter)
            {
                // 未溢出：直接累加差值
                counter += new_counter - old_counter;
            }
            else
            {
                // 已溢出：累加"最大值到old_counter的差值" + "new_counter到0的差值"
                counter += 0xFFFFFFFF - old_counter + new_counter;
            }

            // 累计计数达到目标值时退出循环
            if (counter >= us)
            {
                return;
            }

            old_counter = new_counter;  // 更新起始点
        }
    }
}

/**
 * @brief 毫秒级延时函数
 * @param ms 延时的毫秒数
 * 原理：通过循环调用微秒延时函数实现
 */
void delay_ms(unsigned int ms)
{
    while(ms--)
    {
        delay_us(1000);  // 1毫秒 = 1000微秒
    }
}
    

1. 核心功能

这段代码实现了 i.MX6ULL 芯片中 GPT1（通用定时器 1）的初始化配置，并基于 GPT1 实现了微秒级（delay_us）和毫秒级（delay_ms）的延时功能。

2. 初始化流程（gpt1_init）

• 复位定时器 ：通过reset_gpt1函数触发软件复位，确保定时器初始状态一致
• 配置控制寄存器（CR） ：
  • 选择时钟源（默认外设时钟）
  • 禁用输出比较功能（仅用于计时）
  • 使能计数器溢出中断（为后续扩展预留）
  • 设置为自由运行模式（计数器从 0 递增到 0xFFFFFFFF 后自动回 0）
  • 禁用调试暂停功能（确保计时不受调试影响）
• 配置预分频器：设置分频系数为 66（输入时钟 / 66 作为计数时钟）
• 启动定时器：使能计数器开始工作

3. 延时功能实现

• delay_us：

  • 记录起始时刻的计数器值（old_counter）
  • 循环读取当前计数器值（new_counter），计算累计计数次数
  • 处理计数器溢出情况（从 0xFFFFFFFF 到 0 的跳变）
  • 当累计计数达到目标微秒数时退出

• delay_ms：

  • 通过循环调用delay_us(1000)实现毫秒级延时
  • 每次循环减少 1 毫秒计数，直到完成指定延时

4. 关键技术点

• 自由运行模式：GPT1 计数器持续递增，溢出后自动归零，适合持续计时场景
• 预分频配置：通过 66 分频降低计数频率，使计数器值与微秒级时间对应
• 溢出处理 ：通过0xFFFFFFFF - old_counter + new_counter计算跨溢出的计数差值

整体逻辑清晰，先初始化定时器为自由运行模式，再利用其计数器值的变化实现精确延时，适用于需要精准时间控制的嵌入式场景（如传感器采样、外设时序控制等）。