高云FPGA系列教程（6）：ARM定时器使用

本文是高云FPGA系列教程的第6篇文章。

本篇文章介绍片上ARM Cortex-M3硬核处理器定时器外设的使用，演示定时器溢出中断的配置方法，基于TangNano 4K开发板。

参考文档：Gowin_EMPU(GW1NS-4C)软件编程 参考手册

1. ARM定时器简介

GW1NSR-4C ARM处理器部分共有两个定时器，这两个定时器都是32位的，可以产生中断请求，也可以对外部输入信号进行计数，这两个定时器都挂载在APB1总线上，时钟源是PCLK1。

2. FPGA配置

和串口不同，定时器不用手动开启，直接在MCU程序中使用即可。

3. 常用函数

以下是定时器驱动库常用的一些函数，都比较容易理解，使用也很简单：

//定时器外设初始化，指定溢出值
void TIMER_Init(TIMER_TypeDef* TIMERx,TIMER_InitTypeDef* TIMER_InitStruct)
//启动定时器
void TIMER_StartTimer(TIMER_TypeDef* TIMERx)
//停止定时器
void TIMER_StopTimer(TIMER_TypeDef* TIMERx)
//读取中断状态
ITStatus TIMER_GetIRQStatus(TIMER_TypeDef* TIMERx)
//清除中断状态
void TIMER_ClearIRQ(TIMER_TypeDef* TIMERx)
//读取重载值(溢出值)
uint32_t TIMER_GetReload(TIMER_TypeDef* TIMERx)
//设定重载值
void TIMER_SetReload(TIMER_TypeDef* TIMERx,uint32_t value)
//获取当前计数值
uint32_t TIMER_GetValue(TIMER_TypeDef* TIMERx)
//手动指定计数值
void TIMER_SetValue(TIMER_TypeDef* TIMERx,uint32_t value)
//使能中断
void TIMER_EnableIRQ(TIMER_TypeDef* TIMERx)
//禁止中断
void TIMER_DisableIRQ(TIMER_TypeDef* TIMERx)
//外部输入使能
void TIMER_SelExtEnable(TIMER_TypeDef *TIMER)
//选择外部输入时钟
void TIMER_SelExtClock(TIMER_TypeDef *TIMER)

GW1NSR-4C定时器一般配置步骤如下：

1. 定时器初始化。指定重载值（溢出值）
2. NVIC使能定时器中断源，并指定优先级
3. 开启定时器中断
4. 启动定时器
5. 定时器中断服务函数实现，并清除中断

4. MCU程序设计

MCU程序可以使用Keil或GWD进行设计，参考上一篇文章提供的工程模板。

首先是定时器和中断控制器初始化，开启中断并指定优先级：

int timer_init(void)
{
    TIMER_InitTypeDef tmr0;
    NVIC_InitTypeDef InitTypeDef_NVIC;
    
    tmr0.Reload = PCLK1/2;	//APB1 CLK, 500ms定时器
    TIMER_Init(TIMER0, &tmr0);

    //Interrupt priority configuration
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_3);

    //Enable Timer0 interrupt
    InitTypeDef_NVIC.NVIC_IRQChannel = TIMER0_IRQn;
    InitTypeDef_NVIC.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    InitTypeDef_NVIC.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    InitTypeDef_NVIC.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&InitTypeDef_NVIC);

    TIMER_EnableIRQ(TIMER0);//enable timer0 interrupt register
    TIMER_StartTimer(TIMER0);//startup timer0

    return 0;
}

中断服务函数实现：

//Timer0 interrupt handler
void TIMER0_Handler(void)
{
    static uint16_t cnt = 0;
    if(TIMER_GetIRQStatus(TIMER0) != RESET)
    {
        cnt++;
        printf("timer0 int...%d\r\n", cnt);        
        TIMER_ClearIRQ(TIMER0);
    }
}

主函数调用：

int main(void)
{
	delay_init();
	uart0_init(115200);
    timer_init();
    
	printf("SystemCoreClock = %d\r\n", SystemCoreClock);
	printf("APB1 CLK = %d\r\n", PCLK1);
	printf("APB2 CLK = %d\r\n", PCLK2);
	printf("AHB CLK  = %d\r\n", HCLK);
	printf("Hello GW1NSR-4C SoC(ARM Cortex-M3)\r\n");
    printf("TIMER0 Interrupt Example\r\n");
    
	while(1)
	{

	}
}

查询每个外设挂载在哪个总线上，可以打开gw1ns4c.h文件查看：

或者在EMPU配置界面查看：

各总线的时钟频率，可以打开system_gw1ns4c.c文件查看：

//system_gw1ns4c.c
#define __SYSTEM_CLOCK    (60000000UL)	   /* 60MHz */

uint32_t SystemCoreClock = __SYSTEM_CLOCK;/*!< System Clock Frequency (Core Clock)*/
uint32_t PCLK1 = __SYSTEM_CLOCK;          /*!< APB1 Clock Frequency */
uint32_t PCLK2 = __SYSTEM_CLOCK;          /*!< APB2 Clock Frequency */
uint32_t HCLK = __SYSTEM_CLOCK;           /*!< AHB Clock Frequency */

这里和FPGA工程中配置的保持一致，这里我设置的是60MHz。

编译生成Bin文件，打开下载工具，指定FPGA的fs文件和MCU的bin文件进行下载。

打开串口调试助手，可以看到串口数据输出的时间间隔大概是500ms。

5. 工程下载

基于TangNano 4K的配套工程，包括Keil和GMD开发环境，都可以正常使用。

• gw1nsr_4c_timer_demo.rar

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