ZYNQ+Vivado2015.2系列（十三）私有定时器中断

私有定时器属于PS部分，定时器可以帮我们计数、计时，有效的控制模块的时序。这一次实验我们认识定时器并使用定时器产生中断。

CPU的私有中断(PPI)，5个：全局定时器， 私有看门狗定时器， 私有定时器以及来自 PL 的 FIQ/IRQ。

它们的触发类型都是固定不变的， 并且来自 PL 的快速中断信号 FIQ 和中断信号 IRQ 反向， 然后送到中断控制器因此尽管在ICDICFR1 寄存器内反映的他们是低电平触发，但是 PS-PL 接口中为高电平触发。

CPU的私有定时器：每个CPU都有自己的私有定时器：

私有定时器的工作频率是CPU的一半（频率仅供参考，主要看频率分配比率）：

插曲：zc702的时钟源有三个：

PS Clock经过倍频以后供给PS各个模块使用：

PL时钟产生：

在ZYNQ核里，CPU默认的时钟比率是6：2：1，CPU时钟频率666.666M：

这样定时器工作频率就是333.333MHz。

私有定时器的特性：

（1） 32 位计数器， 达到零时产生一个中断
（2） 8 位预分频计数器， 可以更好的控制中断周期
（3） 可配置一次性或者自动重加载模式
（4） 定时器时间可以通过下式计算：
定时时间 = 1/定时器频率*（预加载值+1），粗略一点 预加载值=定时时间*定时器频率。

私有定时器中断硬件系统

硬件系统十分简单，因为是PS部分的，所以只需要添加ZYNQ核就可以了，DDR正确配置，需要打印信息，所以把uart1勾选上：

也没有什么引脚约束，我们就观察计时信息，这样就搭建好了要用的硬件。

软件部分

重点在软件部分。

首先我们通过一个例子，用极简的方式熟悉私有定时器的使用：

#include 
#include "xscutimer.h"
#include "xparameters.h"

int main()
{
	int Status;
	int timer_value;
	int counter = 0;
//--------------------------------------------
	XScuTimer my_Timer;  //定时器实例
	XScuTimer_Config *Timer_Config;//定时器配置信息
//--------------------------------------------
//----------------------------------------------------------------------------------------
	Timer_Config = XScuTimer_LookupConfig(XPAR_PS7_SCUTIMER_0_DEVICE_ID);//查找配置信息
	Status = XScuTimer_CfgInitialize(&my_Timer, Timer_Config, Timer_Config->BaseAddr);//初始化定时器
	XScuTimer_LoadTimer(&my_Timer, XPAR_PS7_CORTEXA9_0_CPU_CLK_FREQ_HZ / 2);//设置计数值，也就是设置时间，这里设为1s
	XScuTimer_Start(&my_Timer);//开启定时器
//-----------------------------------------------------------------------------------------
	while(1)
	{
		timer_value = XScuTimer_GetCounterValue(&my_Timer);//得到当前计数值
		if (timer_value == 0)//计完一个周期
		{
			XScuTimer_RestartTimer(&my_Timer);//装载初始值重新开始计数
			printf("Timer has reached zero %d times\n\r", counter++);
		}
//		else
//		{
//			printf("Timer is still running (Timer value = %d)\n\r", timer_value);//打印出当前计数值
//		}
	}
	return 0;
}

从main函数开始：
首先定义需要用到的两个实例：

XScuTimer //定时器实例

XScuTimer_Config /定时器配置

XScuTimer_LookupConfig //查找定时器的配置信息

XScuTimer_CfgInitialize //定时器的初始化

XScuTimer_LoadTimer //设置加载值，也就是设置时间，这里设为1s

我们可以进入xparameters.h文件得到CPU的工作频率，取其一般为计数值，即为定时1s:

XScuTimer_Start //开启定时器

while循环里，相当于检测定时器定时是否准确：

XScuTimer_GetCounterValue //得到当前计数值

如果计数值重新回到0则

XScuTimer_RestartTimer //装载初始值重新开始计数

串口打印信息：

接下来看一个私有定时器请求中断的例子：

#include 
#include "xscutimer.h"
#include "xparameters.h"
#include "xscugic.h"


#define INTERRUPT_COUNT_TIMEOUT_VALUE 50

// ------------------------函数原型---------------------------
static void my_timer_interrupt_handler(void *CallBackRef);
//---------------------------------------------------------

int InterruptCounter = 0;

int main()
{
	int Status;

	//-----------私有定时器需要的两个结构体--------------------
	XScuTimer my_Timer;
	XScuTimer_Config *Timer_Config;
	//-------------------------------------------------

	//-----------中断控制器需要的两个结构体--------------------
	XScuGic my_Gic;
	XScuGic_Config *Gic_Config;
	//-------------------------------------------------

	Gic_Config = XScuGic_LookupConfig(XPAR_PS7_SCUGIC_0_DEVICE_ID);//查找GIC的配置信息
	Status = XScuGic_CfgInitialize(&my_Gic, Gic_Config, Gic_Config->CpuBaseAddress);//使用配置信息初始化GIC

	Timer_Config = XScuTimer_LookupConfig(XPAR_PS7_SCUTIMER_0_DEVICE_ID);//查找定时器的配置信息
	Status = XScuTimer_CfgInitialize(&my_Timer, Timer_Config, Timer_Config->BaseAddr);//使用配置信息初始化定时器

	Xil_ExceptionInit();//初始化ARM处理器的异常处理

	//连接到Xilinx提供的通用中断处理程序XScuGic_InterruptHandler，
	//所有产生的中断都要经过GIC，GIC负责使能中断，废弃中断，赋予优先级，发送到CPU，
	//中断发生时ARM处理器会先询问中断控制器哪一个外设产生的中断，第三个参数是传递给处理程序的
	Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_IRQ_INT, (Xil_ExceptionHandler)XScuGic_InterruptHandler, &my_Gic);

	// 连接到我们自己设计的定时器的中断处理程序
	Status = XScuGic_Connect(&my_Gic, XPAR_SCUTIMER_INTR, (Xil_ExceptionHandler)my_timer_interrupt_handler, (void *)&my_Timer);

	// 在GIC上使能定时器中断（Input）
	XScuGic_Enable(&my_Gic, XPAR_SCUTIMER_INTR);

	// 使能定时器中断（Output）
	XScuTimer_EnableInterrupt(&my_Timer);

	// 在ARM处理器上使能中断
	Xil_ExceptionEnable();

	XScuTimer_LoadTimer(&my_Timer, XPAR_PS7_CORTEXA9_0_CPU_CLK_FREQ_HZ / 2);//设置定时器计数值

	XScuTimer_EnableAutoReload(&my_Timer);//自动reload

	XScuTimer_Start(&my_Timer);//开启定时器

	while(1)
	{
		if (InterruptCounter >= INTERRUPT_COUNT_TIMEOUT_VALUE)
		{
			break;//计数50次跳出
		}
	}

	printf("If we see this message, then we've broken out of the while loop\n\r");
	Xil_ExceptionDisable();//通知处理器废弃这个中断
	XScuGic_Disconnect(&my_Gic, XPAR_SCUTIMER_INTR);//通知GIC废弃这个定时器中断
	return 0;
}


static void my_timer_interrupt_handler(void *CallBackRef)
{
	XScuTimer *my_Timer_LOCAL = (XScuTimer *) CallBackRef;//Xilinx的驱动会自动传入外设的实例进来

	if (XScuTimer_IsExpired(my_Timer_LOCAL))
	{
		// Clear the interrupt flag in the timer, so we don't service
		// the same interrupt twice.
		XScuTimer_ClearInterruptStatus(my_Timer_LOCAL);
		printf("count %d times\n\r",InterruptCounter++);

		if (InterruptCounter >= INTERRUPT_COUNT_TIMEOUT_VALUE)
		{
			XScuTimer_DisableAutoReload(my_Timer_LOCAL);//必须有CallBackRef我们才能完成这件事
		}
	}
}

从main函数进入：

私有定时器需要的两个结构体：XScuTimer  XScuTimer_Config

中断控制器需要的两个结构体：XScuGic  XScuGic_Config

私有定时器的初始化：XScuTimer_LookupConfig  XScuTimer_CfgInitialize

中断控制器的初始化：XScuGic_LookupConfig   XScuGic_CfgInitialize  

Xil_ExceptionInit  //ARM异常处理初始化

Xil_ExceptionRegisterHandler  //连接到Xilinx提供的通用中断处理程序，中断发生时ARM处理器会先询问中断控制器哪一个外设产生的中断，第三个参数是传递给处理程序的

XScuGic_Connect  //连接到我们自己设计的定时器的中断处理程序

XScuGic_Enable  //在GIC上使能定时器中断（Input）

XScuTimer_EnableInterrupt //使能定时器中断（Output）

Xil_ExceptionEnable  //在ARM处理器上使能中断

XScuTimer_LoadTimer  //设置定时器计数值

XScuTimer_EnableAutoReload  //自动reload

XScuTimer_Start  //开启定时器

while循环，循环到一定次数退出

Xil_ExceptionDisable  //通知处理器废弃这个定时器中断

XScuGic_Disconnect  ////通知GIC废弃这个定时器中断

最后看一下我们设计的异常处理程序：

static void my_timer_interrupt_handler(void *CallBackRef)
{
	XScuTimer *my_Timer_LOCAL = (XScuTimer *) CallBackRef;//Xilinx的驱动会自动传入外设的实例进来
	if (XScuTimer_IsExpired(my_Timer_LOCAL))
	{
		// Clear the interrupt flag in the timer, so we don't service
		// the same interrupt twice.
		XScuTimer_ClearInterruptStatus(my_Timer_LOCAL);
		printf("count %d times\n\r",InterruptCounter++);

		if (InterruptCounter >= INTERRUPT_COUNT_TIMEOUT_VALUE)
		{
			XScuTimer_DisableAutoReload(my_Timer_LOCAL);//必须有CallBackRef我们才能完成这件事
		}
	}
}

回调中断实例，定时器每计满一次会触发中断，然后进入我们的中断处理程序，将计数次数加1并打印出来，计满一定次数以后不再计数。

打印的信息：

另外，可以将中断系统的建立单独封装，看起来结构更清晰：

#include 
#include "xscugic.h"
#include "xscutimer.h"
#include "xparameters.h"
//timer info
#define TIMER_DEVICE_ID XPAR_XSCUTIMER_0_DEVICE_ID
#define INTC_DEVICE_ID XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID
#define TIMER_IRPT_INTR XPAR_SCUTIMER_INTR
#define TIMER_LOAD_VALUE XPAR_PS7_CORTEXA9_0_CPU_CLK_FREQ_HZ / 2
static XScuGic Intc; //GIC
static XScuTimer Timer;//timer

static void TimerIntrHandler(void *CallBackRef)
{
	static int time = 0; //计数
	XScuTimer *TimerInstancePtr = (XScuTimer *) CallBackRef;
	XScuTimer_ClearInterruptStatus(TimerInstancePtr);
	time++;
	printf("count %d times\n\r",time); //每秒打印输出一次
}

void SetupInterruptSystem(XScuGic *GicInstancePtr,XScuTimer *TimerInstancePtr, u16 TimerIntrId)
{
	XScuGic_Config *IntcConfig; //GIC config
	Xil_ExceptionInit();
	//initialise the GIC
	IntcConfig = XScuGic_LookupConfig(INTC_DEVICE_ID);
	XScuGic_CfgInitialize(GicInstancePtr, IntcConfig, IntcConfig->CpuBaseAddress);

	Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT,
	(Xil_ExceptionHandler)XScuGic_InterruptHandler,//connect to the hardware
	GicInstancePtr);
	XScuGic_Connect(GicInstancePtr, TimerIntrId,
	(Xil_ExceptionHandler)TimerIntrHandler,//set up the timer interrupt
	(void *)TimerInstancePtr);

	XScuGic_Enable(GicInstancePtr, TimerIntrId);//enable the interrupt for the Timer at GIC
	XScuTimer_EnableInterrupt(TimerInstancePtr);//enable interrupt on the timer
	//Xil_ExceptionEnableMask(XIL_EXCEPTION_IRQ); //Enable interrupts in the Processor.
	Xil_ExceptionEnable();
}

int main()
{
	XScuTimer_Config *TMRConfigPtr; //timer config
	printf("------------START-------------\n");
	//私有定时器初始化
	TMRConfigPtr = XScuTimer_LookupConfig(TIMER_DEVICE_ID);
	XScuTimer_CfgInitialize(&Timer, TMRConfigPtr,TMRConfigPtr->BaseAddr);
	//set up the interrupts
	SetupInterruptSystem(&Intc,&Timer,TIMER_IRPT_INTR);
	//加载计数周期， 私有定时器的时钟为 CPU 的一般， 为 333MHZ,如果计数 1S,加载值为1sx(333x1000x1000)(1/s)-1=0x13D92D3F
	XScuTimer_LoadTimer(&Timer, TIMER_LOAD_VALUE);
	//自动装载
	XScuTimer_EnableAutoReload(&Timer);
	//启动定时器
	XScuTimer_Start(&Timer);
	while(1);
	return 0;
}