GPT(通用定时器)部分实现步骤
GPT(General Purpose Timer)是 I.MX6ULL 芯片的通用定时器外设,核心用于实现高精度延时(us 级 /ms 级),其本质是 32 位向上计数器,支持多种时钟源和运行模式。
一、GPT 核心原理认知(实现基础)
在开始代码实现前,需明确 GPT 的核心特性与关键参数,确保配置符合需求:
计数模式:32 位向上计数(从 0x00000000 递增至 0xFFFFFFFF,溢出后回滚到 0);
时钟源选择:支持ipg_clk(66MHz,默认使用)、ipg_clk_32k、ipg_clk_highfreq等,本次选择ipg_clk;
分频器:12 位可编程分频(0~4095 对应 1~4096 分频),需配置为66 分频(66MHz / 66 = 1MHz),使计数器每计数 1 次对应 1us,简化延时计算;
运行模式:选择free-run 模式(计数器溢出后从 0 重新计数,不依赖比较寄存器复位,适合持续延时);
关键寄存器:
GPTx_CR:控制寄存器(复位、时钟源、运行模式、使能);
GPTx_PR:分频寄存器(设置分频值);
GPTx_CNT:计数寄存器(读取当前计数值,用于延时判断)。
二、GPT 初始化配置(核心步骤)
初始化的目标是将 GPT 配置为 1MHz 计数频率的自由运行模式,具体步骤如下:
步骤 1:关闭 GPT 并复位
目的:确保初始化前 GPT 处于默认状态,避免残留配置影响;
寄存器操作:
清零GPT1->CR(控制寄存器),关闭 GPT 并清除所有配置;
置位GPT1->CR的SWR位(bit15),触发软件复位;
等待复位完成:循环判断GPT1->CR的SWR位是否清零(复位完成后硬件自动清 0)。
代码示例:
c
GPT1->CR = 0; // 关闭GPT,清除所有配置
GPT1->CR |= (1 << 15); // 置位SWR,触发软件复位
while((GPT1->CR & (1 << 15)) != 0); // 等待复位完成(SWR位自动清0)
步骤 2:配置运行模式与时钟源
目的:选择free-run模式和ipg_clk时钟源,确保计数器持续自由计数;
寄存器操作:
置位GPT1->CR的FRR位(bit9):选择 free-run 模式(计数器溢出后从 0 重新计数);
置位GPT1->CR的CLKSRC位(bit6):选择ipg_clk为时钟源(CLKSRC=0b001,对应 66MHz)。
代码示例:
c
GPT1->CR |= ((1 << 9) | (1 << 6)); // FRR=1(free-run),CLKSRC=1(ipg_clk)
步骤 3:配置分频器(实现 1MHz 计数频率)
目的:将 66MHz 的ipg_clk分频为 1MHz,使计数器每计数 1 次对应 1us,简化延时计算;
寄存器操作:
GPT1->PR(分频寄存器):12 位分频值,配置为65(对应 66 分频,66MHz / 66 = 1MHz);
分频值计算:分频值 = 目标分频系数 - 1(如 66 分频需设置为 65)。
代码示例:
c
GPT1->PR = 65; // 66分频,66MHz / 66 = 1MHz(1us/计数)
步骤 4:使能 GPT
目的:启动 GPT 计数器,开始向上计数;
寄存器操作:置位GPT1->CR的EN位(bit0),使能 GPT。
代码示例:
c
GPT1->CR |= (1 << 0); // 使能GPT,计数器开始工作
初始化函数完整封装
将上述步骤封装为init_gpt1函数,供主程序调用:
c
#include "gpt.h"
#include "MCIMX6Y2.h"
void init_gpt1(void)
{
// 步骤1:关闭GPT并软件复位
GPT1->CR = 0;
GPT1->CR |= (1 << 15); // 触发复位
while((GPT1->CR & (1 << 15)) != 0); // 等待复位完成
// 步骤2:配置运行模式(free-run)和时钟源(ipg_clk)
GPT1->CR |= ((1 << 9) | (1 << 6));
// 步骤3:配置分频器(66分频,1MHz计数频率)
GPT1->PR = 65;
// 步骤4:使能GPT
GPT1->CR |= (1 << 0);
}
三、基于 GPT 的高精度延时函数实现
GPT 初始化完成后,计数器以 1MHz 频率计数(1us / 次),可通过读取GPT1->CNT(当前计数值)实现 us 级和 ms 级延时(对应代码:delay.c的delayus和delayms函数)。
us 级延时(delayus)
核心逻辑:
记录延时开始时的初始计数值(old_counter);
循环读取当前计数值(new_counter),计算计数差值(需处理计数器溢出:new_counter < old_counter时,差值为0xFFFFFFFF - old_counter + new_counter);
累加计数差值,当累加值≥目标延时 us 数时,退出循环。
代码实现:
c
#include "delay.h"
#include "MCIMX6Y2.h"
void delayus(unsigned int n) // n:目标延时微秒数
{
unsigned int counter = 0; // 累加的总计数(对应总延时us)
unsigned int old_counter, new_counter;
old_counter = GPT1->CNT; // 记录初始计数值
while (1)
{
new_counter = GPT1->CNT; // 读取当前计数值
if (new_counter != old_counter) // 计数值变化时计算差值
{
if (new_counter > old_counter)
{
// 无溢出:差值 = 新值 - 旧值
counter += new_counter - old_counter;
}
else
{
// 有溢出:差值 = 0xFFFFFFFF - 旧值 + 新值
counter += 0xFFFFFFFF - old_counter + new_counter;
}
// 累加计数≥目标延时,退出
if (counter >= n)
{
break;
}
old_counter = new_counter; // 更新旧值,准备下一次计算
}
}
}
ms 级延时(delayms)
核心逻辑:
基于delayus实现,1ms = 1000us,循环调用delayus(1000)即可。
代码实现:
c
void delayms(unsigned int n) // n:目标延时毫秒数
{
while (n--)
{
delayus(1000); // 每次延时1000us(1ms)
}
}
四、GPT 的使用与验证
在主程序中,需先初始化 GPT,再调用延时函数,确保延时精度。
典型使用流程
初始化系统时钟(init_clock):确保ipg_clk为 66MHz(GPT 时钟源依赖);
初始化 GPT(init_gpt1):完成上述配置;
调用延时函数(delayus/delayms)实现高精度延时。
代码示例(参考main.c):
c
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "MCIMX6Y2.h"
#include "key.h"
#include "interrupt.h"
#include "clock.h"
#include "epit.h"
#include "gpt.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{
init_clock(); // 初始化系统时钟(确保ipg_clk=66MHz)
system_interrupt_init(); // 中断初始化(非GPT必需,按需添加)
init_beep(); // 蜂鸣器初始化
init_led(); // LED初始化
init_gpt1(); // GPT初始化(关键:启动1MHz计数器)
while(1)
{
led_nor(); // LED状态翻转
beep_nor(); // 蜂鸣器状态翻转
delayms(1000); // GPT实现1000ms(1秒)延时
}
return 0;
}
五、关键注意事项
时钟源依赖 :GPT 的ipg_clk来自系统时钟,需先通过init_clock配置系统时钟(确保ipg_clk=66MHz),否则分频后频率异常,导致延时不准;
溢出处理 :delayus必须处理计数器溢出(new_counter < old_counter),否则当GPT1->CNT从 0xFFFFFFFF 回滚到 0 时,会导致延时计算错误;
分频值计算:若需调整计数频率,需重新计算GPT1->PR(如需 2MHz 频率,分频值 = 66/2 -1=32),但需确保分频后频率与延时函数的时间换算匹配(如 2MHz 对应 0.5us / 计数,需修改delayus的计数累加逻辑)。