前言
收到VEGA织女星开发板也有一段时间了，好久没玩了，想驱动个OLED屏，但是首先要实现IIC协议，而实现IIC协议，最基本的就是需要一个精确的延时函数，所以研究了一下如何来写一个精确的延时函数。众所周知，ARM Cortex-M内核都有一个24位的SysTick系统节拍定时器，它是一个简易的周期定时器，用于提供时基，多为操作系统所使用。RV32M1的RISC-V内核也有一个SysTick定时器，只不过它不属于内核，而是使用的一个外部通用定时器，即LPIT0（ low power periodic interval timer）定时器的通道0来实现的，我们可以从system_RV32M1_ri5cy.c文件中获得一些信息：
/* Use LIPT0 channel 0 for systick. */
#define SYSTICK_LPIT LPIT0
#define SYSTICK_LPIT_CH 0
#define SYSTICK_LPIT_IRQn LPIT0_IRQn
/* Leverage LPIT0 to provide Systick */
void SystemSetupSystick(uint32_t tickRateHz, uint32_t intPriority)
{
/* Init pit module */
CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Lpit0);
/* Reset the timer channels and registers except the MCR register */
SYSTICK_LPIT->MCR |= LPIT_MCR_SW_RST_MASK;
SYSTICK_LPIT->MCR &= ~LPIT_MCR_SW_RST_MASK;
/* Setup timer operation in debug and doze modes and enable the module */
SYSTICK_LPIT->MCR = LPIT_MCR_DBG_EN_MASK | LPIT_MCR_DOZE_EN_MASK | LPIT_MCR_M_CEN_MASK;
/* Set timer period for channel 0 */
SYSTICK_LPIT->CHANNEL[SYSTICK_LPIT_CH].TVAL = (CLOCK_GetIpFreq(kCLOCK_Lpit0) / tickRateHz) - 1;
/* Enable timer interrupts for channel 0 */
SYSTICK_LPIT->MIER |= (1U << SYSTICK_LPIT_CH);
/* Set interrupt priority. */
EVENT_SetIRQPriority(SYSTICK_LPIT_IRQn, intPriority);
/* Enable interrupt at the EVENT unit */
EnableIRQ(SYSTICK_LPIT_IRQn);
/* Start channel 0 */
SYSTICK_LPIT->SETTEN |= (LPIT_SETTEN_SET_T_EN_0_MASK << SYSTICK_LPIT_CH);
}
void SystemClearSystickFlag(void)
{
/* Channel 0. */
SYSTICK_LPIT->MSR = (1U << SYSTICK_LPIT_CH);
}
system_RV32M1_ri5cy.h文件中的SysTick中断服务函数：
#define SysTick_Handler LPIT0_IRQHandler
关于LPIT0
LPIT0的每个通道都包含一个32位的计数器，加载计数值之后开始倒数，当倒数到0时，中断标志位被置1，通过向中断标志位写1来清除中断。为了尽量减少执行函数所消耗的时间，delay延时函数的采用了直接操作寄存器的方式来实现。通过阅读RV32M1参考手册【Chapter 50 Low Power Interrupt Timer (LPIT)】章节，和fsl_lpit.h库函数的实现，我们可以了解到以下几个寄存器的功能：
| 寄存器名称 | 全称 | 读/写 | 含义 |
|---|---|---|---|
| TVAL | Timer Value Register | 读/写 | 设置定时器初值 |
| CVAL | Current Timer Value | 只读 | 获取当前计数值 |
| SETEN | Set Timer Enable Register | 读写 | 定时器使能控制 |
| CLRTEN | Clear Timer Enable Register | 只写 | 清除计数值 |
| MCR | Module Control Register | 读写 | 定时器时钟使能控制 |
| MSR | Module Status Register | 读写 | 溢出中断标志，写1清除中断 |
通过上面参考手册相关寄存器的介绍，我们有两种方式来获取定时器是否溢出：
- 获取当前计数值是否为0，即CVAL寄存器的值
- 获取寄存器状态是否溢出，即MSR寄存器的值。
这几个寄存器都是32位的，具体每一位的含义，可以查阅RV32M1参考手册
delay.c文件
#include "delay.h"
static uint8_t fac_us=0; //us延时倍乘数
static uint16_t fac_ms=0; //ms延时倍乘数,在ucos下,代表每个节拍的ms数
void Delay_Init(void)
{
CLOCK_SetIpSrc(kCLOCK_Lpit0, kCLOCK_IpSrcFircAsync); //设置定时器时钟48MHz
LOG("LPIT0: %ld \r\n", CLOCK_GetIpFreq(kCLOCK_Lpit0)); //输出LPIT0时钟
CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Lpit0); //使能时钟
LPIT_Reset(LPIT0); //复位定时器
LPIT0->MCR = LPIT_MCR_M_CEN_MASK; //使能定时器
fac_us = CLOCK_GetIpFreq(kCLOCK_Lpit0)/1000000;
fac_ms = fac_us*1000;
}
//基于SysTick即LPIT0实现的延时微秒函数
void Delay_us(uint32_t Nus)
{
LPIT0->CHANNEL[kLPIT_Chnl_0].TVAL = 48 * Nus - 1; //加载时间
LPIT0->SETTEN |= (LPIT_SETTEN_SET_T_EN_0_MASK << kLPIT_Chnl_0); //启动定时器
while(LPIT0->CHANNEL[kLPIT_Chnl_0].CVAL); //等待计数值到0
// while((LPIT0->MSR & 0x0001) != 0x01); //等待溢出
// LPIT0->MSR |= (1U << kLPIT_Chnl_0); //写1，清除中断
LPIT0->CLRTEN |= (LPIT_CLRTEN_CLR_T_EN_0_MASK << kLPIT_Chnl_0); //清除计数器
}
//基于SysTick即LPIT0实现的延时毫秒函数
void Delay_ms(uint32_t Nms)
{
LPIT0->CHANNEL[kLPIT_Chnl_0].TVAL = Nms * fac_ms - 1; //加载时间
LPIT0->SETTEN |= (LPIT_SETTEN_SET_T_EN_0_MASK << kLPIT_Chnl_0); //启动定时器
while(LPIT0->CHANNEL[kLPIT_Chnl_0].CVAL); //等待计数到0
// while((LPIT0->MSR & 0x0001) != 0x0001); //等待产生中断
// LPIT0->MSR |= (1U << kLPIT_Chnl_0); //向中断标志位写1，清除中断
LPIT0->CLRTEN |= (LPIT_CLRTEN_CLR_T_EN_0_MASK << kLPIT_Chnl_0); //清除计数器
}
delay.h文件
#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__
#include "fsl_lpit.h"
#include "fsl_lpit.h"
#include "fsl_debug_console.h"
#include "sys.h"
void Delay_Init(void); //SysTick定时器，即LPIT0，时钟可设置
void Delay_ms(uint32_t Nms);
void Delay_us(uint32_t Nus);
#endif
实际验证
...
#include "delay.h"
...
int main(void)
{
...
Delay_Init();
...
while(1)
{
GPIOA->PTOR = 1 << 24; //寄存器方式操作，减小误差
Delay_ms(100); //延时微秒函数验证
// Delay_us(5); //延时微秒函数验证
}
}
通过实际示波器测试，发现Delay_us微秒级延时函数，无论延时多少时间都有2us左右的误差，不知道是这为什么，不过实现IIC协议驱动OLED屏并没有什么影响。
驱动IIC接口OLED
- 社区首页的LOGO图片
- OLED实际显示效果：
总结
既然精确延时函数实现了，那么各种协议的传感器、显示模块、通信模块的驱动都可以轻松实现了，希望分享的本篇帖子能给社区的朋友一些帮助，也希望大家能多多发帖，互相交流学习。
参考资料
- RV32M1参考手册
历史精选
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