Nios II 定时器内核

　　定时器是一个非常重要的外围设备。它可以作为系统的周期性时钟源(Tick); 也可以作为一个计时器，测定事件发生的时间；还可以对外输出周期性脉冲或作为一条监管系统正常运行的"看门狗"(Watchdog) 。

　　定时器是挂载在 Avanlon 总线上的32位定时器，它提供以下特性：

　　> 两种计数模式：单次减 1和连续减 1计数模式(软件设置,见控制寄存器CONT位)；

　　> 定时器达到 0 时产生中断请求(IRQ);

　　> 可选择设定为看门狗定时器，当为看门狗时，定时器计算达到 0 时复位系统；

　　> 可选择输出周期性脉冲，在定时器计算达到 0 时输出脉冲；

　　> 可由软件启动、停止和复位定时器；

　　> 可由软件使能或屏蔽定时器中断。

　　定时器内核的结构图：

　　　　

　　其中，period_n 包括 periodh 和 periodl 两个寄存器，它们是装入定时器的初值寄存器，在每个时刻计数值可由 snaph 和 snapl 寄存器读出。定时器可以输出中断请求信号( IRQ)和看门狗复位信号(Reset) 到片内逻辑，还可以输出周期脉冲( Timeout Pulse) 到片外。

　　定时器可进行的基本操作如下：

　　-> Avalon 主控制器(如 Nios II 处理器) 通过控制寄存器执行不同的写操作来控制：

　　　　· 启动和停止定时器；

　　　　· 使能/禁止 IRQ; 

　　　　· 指定单次减 1 计数 或 连续减 1 计数模式

　　-> 处理器读状态寄存器获取当前定时器的运行信息。

　　-> 处理器内部可通过写数据到 periodl 和 periodh 寄存器来设定定时器周期。 

　　-> 内部计数器计数减到 0 ，立即从周期寄存器开始重新装载。

　　-> 处理器可以通过写 snapl 或 snaph 获取计数器的当前值。

　　-> 当计数器达到 0 时：

　　　　· 如果IRQ 被使能，产生一个 IRQ;

　　　　·（可选的）脉冲发生器输出有效持续一个时钟周期。

　　　　·（可选的）看门狗输出复位系统。

 

　　定时器寄存器的描述：

　　

　　这是32位的定时器，也可以配置成64位的，其相关的寄存器查阅Altera文档。可以看出有6个用户可以访问的16位寄存器映射和相关信息。

　　1, 状态寄存器

　　状态寄存器(Status)有 2 个定义位

　　

　　TO:   当内部计数器减到0时，TO(TimeOut)位被置为1。一旦发生 timeout 事件，TO 位保持置位直到被主控制器清除。向 TO 位写零即可清除置位状态。

　　RUN: 当内部计数器运行时，RUN 位为1；否则该位为0，对RUN位的写操作无效。

 

　　2, 控制寄存器

 　　控制寄存器(Control)有4个定义位

　　

　　

　　ITO: 如果 ITO 位为1，则使能定时器中断；如果 ITO 位为 0 ；则屏蔽定时器中断。

　　CONT: CONT（连续方式）位决定内部计数器减到 0 时的操作。如果 CONT 位为1 ，则计数器连续运行，直到用STOP来将其停止。如果 CONT 位为0，则计数器在减到 0 后停止。当计数器减到0时，不管CONT位的值如何，都会自动装载 periodl 和 periodh 寄存器中的32位计数器。

　　START: 写1到START 位启动内部计数器运行(减1计数)，写0 到起始位无效。

　　STOP: 写1到停止位停止内部计数器，写0到停止位无效。如果定时器硬件配置为"关闭Start/Stop control bits"，则写停止位无效。

　　

　　3， periodl & periodh 寄存器

　　periodl 和 periodh寄存器一起存储超时周期的计数值。在以下任意一种情况发生时，保存在 periodl 和 periodh 中的值会装载到内部计数器中：

　　-> 对periodl 或 periodh 寄存器进行写操作

　　-> 内部计数器减0

 

　　4， snapl & snaph 寄存器

　　可通过对snapl 或 snaph 寄存器的写操作(写数据任意)来获得32为内部计数器的当前值。 当对snapl 或 snaph 执行写操作时，计数器的当前值会被复制到 snapl 和 snaph 中，不管计数器是否在执行，这个过程都会执行，并且不改变内部计数器的运行状态。

 

　　5，中断操作

　　只要内部计数器减到0 且控制寄存器的 ITO 位设置为1，定时器内核就会产生 IRQ。 要用以下的任意一种方式应答 IRQ:

　　-> 清除状态寄存器的 TO 位，等待下一个超时事件的发生

　　-> 通过将控制寄存器的 ITO 位清零来禁止中断

 

　　定时器内核配置选项：

　　

　　Timeout Period -> 设置 periodl 和 periodh 寄存器的初始值，这个值可以根据系统输入时钟和Initial period 中的设定值获得。当Writeable period 设置关闭时，周期保持固定且不能在运行中修改。

　　Initial period -> 用于预设硬件生成后的定时器周期，如果不用软件更改的话，那么定时器将按照这个周期产生 timeout 事件

　　Presets -> 为方便使用，提供几个预定义的硬件配置：

　　　　simple periodic interrupt (简单的周期中断)：用于仅要求周期性 IRQ 发生器的系统。周期固定且不能停止定时器，但可以禁止 IRQ。

　　　　full-feaured(完整特性)

　　　　watchdog(看门狗)