了解定时器和中断周期

Question

我很难理解一些在我拥有的 ARM 板上使用定时器和中断的代码。定时器基本上在每次中断时都会在打开和关闭之间切换 LED，使其闪烁。

void main(void) {

    /* Pin direction */
    led_init();

    /* timer setup */
    /* CTRL */

    #define COUNT_MODE 1      /* Use rising edge of primary source */
    #define PRIME_SRC  0xf    /* Peripheral clock with 128 prescale (for 24 MHz = 187500 Hz)*/
    #define SEC_SRC    0      /* Don't need this */
    #define ONCE       0      /* Keep counting */
    #define LEN        1      /* Count until compare then reload with value in LOAD */
    #define DIR        0      /* Count up */
    #define CO_INIT    0      /* Other counters cannot force a re-initialization of this counter */
    #define OUT_MODE   0      /* OFLAG is asserted while counter is active */

    *TMR_ENBL     = 0;                    /* TMRS reset to enabled */
    *TMR0_SCTRL   = 0;
    *TMR0_CSCTRL  = 0x0040;
    *TMR0_LOAD    = 0;                    /* Reload to zero */
    *TMR0_COMP_UP = 18750;                /* Trigger a reload at the end */
    *TMR0_CMPLD1  = 18750;                /* Compare one triggered reload level, 10 Hz maybe? */
    *TMR0_CNTR    = 0;                    /* Reset count register */
    *TMR0_CTRL    = (COUNT_MODE<<13) | 
                    (PRIME_SRC<<9)   | 
                    (SEC_SRC<<7)     | 
                    (ONCE<<6)        | 
                    (LEN<<5)         | 
                    (DIR<<4)         | 
                    (CO_INIT<<3)     |
                    (OUT_MODE);
    *TMR_ENBL     = 0xf;                  /* Enable all the timers --- why not? */

    led_on();

    enable_irq(TMR);

    while(1) {
        /* Sit here and let the interrupts do the work */
        continue;
    };
}

现在，LED 每秒闪烁的速度我无法确定。我希望它每秒闪烁一次。但是，我不明白整个比较和重新加载。

有人可以更好地解释这段代码吗？

Answer 1

由于计时器是特定于供应商和部件的功能（不是 ARM 架构的一部分），因此我只能提供一般指导，除非您提到您正在处理哪个 CPU 或微控制器。

定时器有几个特性：

1. 大小，例如 16 位，这意味着它们可以从 65535 向上或向下计数。
2. 时钟输入，以时钟频率给出（可能来自 CPU 时钟或外部晶体），以及预分频器它将时钟频率除以另一个值（或除以 1）。
3. 溢出中断 - 当定时器回绕到 0 时，通常可以选择触发中断。
4. 比较中断 - 当定时器达到设定值时，它将发出中断。

就您而言，我可以看到您正在使用计时器的比较功能。通过确定定时器时钟输入并计算预分频器和比较寄存器的新值，您应该能够实现 1 Hz 的速率。

Answer 2

在尝试理解您找到的代码之前，请先了解定时器外围单元的工作原理，然后了解如何配置其寄存器以获得所需的输出。

定时器外围单元如何工作？
这是与CPU和其他外设一起嵌入到微控制器中的硬件模块。微控制器内部的各个外围模块均与公共时钟源同步。参考代码，定时器外设时钟为 24 MHz，然后预缩放 128，这意味着它将工作在 187500 Hz。现在该频率将取决于时钟配置和振荡器。

现在定时器单元有一个计数器寄存器，它可以计数到它的位大小，通常可以是 8,16 或 32。一旦启用计数，该计数器就会在上升沿、下降沿或双沿开始向上计数或向下计数。现在您可以选择是要向上计数（从 0 到 255，对于 8 位）还是向下计数（从 255 到 0），并且您想要在哪个时钟沿进行计数。

现在，在 187500 Hz 下，1 个周期 = 5.333333 us，如果您在 1 个周期中在上升沿或下降沿计数一次，例如，如果计数器值 = 100（向上计数），则经过的总时间为 5.33333*100=533us。现在您必须为计数器设置一个比较值来设置此周期，这取决于您的闪光速率。该比较值将通过定时器的比较器与您的计数器值进行比较，一旦匹配，如果您在比较匹配时启用了中断生成，它将发送一个中断信号，您可以在其中切换 LED。

我希望您已经了解计时器的工作原理。
在您的示例代码中，定时器配置为以 10Hz 的速率获取比较匹配事件。所以比较值是187500/10 = 18750。，1秒你可以保持它187500/1。
你有定时器控制寄存器TMR0_CTRL，你可以在其中配置是否要向上计数或向下计数，在下降沿/上升沿/双边沿上计数，仅计数一次/连续，计数到比较值然后重置或继续计数直到极限。各位字段的详细信息请参阅微控制器手册。