嵌入式Linux之GPT 定时器高精度延时

GPT 定时器简介

参考文档
【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.2

学过 STM32 的应该知道，在使用 STM32 的时候可以使用 SYSTICK 来实现高精度延时。 I.MX6U 没有 SYSTICK 定时器，但是 I.MX6U 有其他定时器啊。本次我们使用 I.MX6U 的 GPT 定时器来实现高精度延时，顺便学习一下 GPT 定时器，GPT 定时器全称为 General Purpose Timer。
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 定时器的可选时钟源如下图所示

从上图可以看出一共有五个时钟源，分别为： ipg_clk_24M、 GPT_CLK(外部时钟)、ipg_clk、ipg_clk_32k 和 ipg_clk_highfreq。

①、此部分为 GPT 定时器的时钟源，前面已经说过了。

②、此部分为 12 位分频器，对时钟源进行分频处理，可设置 0~ 4095，分别对应 1~ 4096 分频。

③、经过分频的时钟源进入到 GPT 定时器内部 32 位计数器。

④和⑤、这两部分是 GPT 的两路输入捕获通道，本次不讲解 GPT 定时器的输入捕获。

⑥、此部分为输出比较寄存器，一共有三路输出比较，因此有三个输出比较寄存器，输出比较寄存器是 32 位的。

⑦、此部分位输出比较中断，三路输出比较中断，当计数器里面的值和输出比较寄存器里面的比较值相等就会触发输出比较中断。

GPT 定时器有两种工作模式：重新启动(restart)模式和自由运行(free-run)模式，这两个工作模式的区别如下：

重新启动(restart)模式：当 GPTx_CR(x=1， 2)寄存器的 FRR 位清零的时候 GPT 工作在此模式。在此模式下，当计数值和比较寄存器中的值相等的话计数值就会清零，然后重新从0X00000000 开始向上计数，只有比较通道 1 才有此模式！向比较通道 1 的比较寄存器写入任何数据都会复位 GPT 计数器。对于其他两路比较通道（通道 2 和 3），当发生比较事件以后不会复位计数器。

自由运行(free-run)模式：当 GPTx_CR(x=1， 2)寄存器的 FRR 位置 1 时候 GPT 工作在此模式下，此模式适用于所有三个比较通道，当比较事件发生以后并不会复位计数器，而是继续计数，直到计数值为 0XFFFFFFFF，然后重新回滚到 0X00000000。

定时器实现高精度延时原理

高精度延时函数的实现肯定是要借助硬件定时器，前面说了本文实验使用 GPT 定时器来实现高精度延时。如果设置 GPT 定时器的时钟源为 ipg_clk=66MHz，设置 66 分频，那么进入 GPT定时器的最终时钟频率就是 66/66=1MHz，周期为 1us。 GPT 的计数器每计一个数就表示“过去”了 1us。如果计 10 个数就表示“过去”了 10us。通过读取寄存器 GPTx_CNT 中的值就知道计了个数，比如现在要延时 100us，那么进入延时函数以后纪录下寄存器 GPTx_CNT 中的值为 200，当 GPTx_CNT 中的值为 300 的时候就表示 100us 过去了，也就是延时结束。 GPTx_CNT 是个32 位寄存器，如果时钟为 1MHz 的话， GPTx_CNT 最多可以实现 0XFFFFFFFFus=4294967295us
≈4294s≈72min。也就是说 72 分钟以后 GPTx_CNT 寄存器就会回滚到 0X00000000，也就是溢出，所以需要在延时函数中要处理溢出的情况。关于定时器实现高精度延时的原理就讲解到这里，原理还是很简单的，高精度延时的实现步骤如下：

1、设置 GPT1 定时器

首先设置 GPT1_CR 寄存器的 SWR(bit15)位来复位寄存器 GPT1。复位完成以后设置寄存器 GPT1_CR 寄存器的 CLKSRC(bit8:6)位，选择 GPT1 的时钟源为 ipg_clk。设置定时器 GPT1的工作模式，

2、设置 GPT1 的分频值

设置寄存器 GPT1_PR 寄存器的 PRESCALAR(bit111:0)位，设置分频值。

3、设置 GPT1 的比较值

如果要使用 GPT1 的输出比较中断，那么 GPT1 的输出比较寄存器 GPT1_OCR1 的值可以根据所需的中断时间来设置。因为不使用比较输出中断，所以将 GPT1_OCR1 设置为最大值，即： 0XFFFFFFFF。

4、 使能 GPT1 定时器

设置好 GPT1 定时器以后就可以使能了，设置 GPT1_CR 的 EN(bit0)位为 1 来使能 GPT1 定时器。

5、编写延时函数

GPT1定时器已经开始运行了，可以根据前面介绍的高精度延时函数原理来编写延时函数，针对 us 和 ms 延时分别编写两个延时函数

/*
 * @description		: 微秒(us)级延时
 * @param - value	: 需要延时的us数,最大延时0XFFFFFFFFus
 * @return 			: 无
 */
void delayus(unsigned    int usdelay)
{
	unsigned long oldcnt,newcnt;
	unsigned long tcntvalue = 0;	/* 走过的总时间  */

	oldcnt = GPT1->CNT;
	while(1)
	{
		newcnt = GPT1->CNT;
		if(newcnt != oldcnt)
		{
			if(newcnt > oldcnt)		/* GPT是向上计数器,并且没有溢出 */
				tcntvalue += newcnt - oldcnt;
			else  					/* 发生溢出    */
				tcntvalue += 0XFFFFFFFF-oldcnt + newcnt;
			oldcnt = newcnt;
			if(tcntvalue >= usdelay)/* 延时时间到了 */
			break;			 		/*  跳出 */
		}
	}
}

/*
 * @description		: 毫秒(ms)级延时
 * @param - msdelay	: 需要延时的ms数
 * @return 			: 无
 */
void delayms(unsigned	 int msdelay)
{
	int i = 0;
	for(i=0; i<msdelay; i++)
	{
		delayus(1000);
	}
}