在程序中,需要延时的时候,通常状况下有两种方法:1、循环语句实现,这种方法简单易用,但是无法得到一个精确的延时时间;2、定时器定时,可达到精确延时。本文分析s3c2440的定时器使用方法。
系统时钟
首先,应先了解s3c2440的时钟系统。MCU的主时钟源主要是外部晶振或外部时钟,目前用的最多的是外部晶振。MINI2440开发板使用一个12MHz的外部晶振,如果CPU只工作在12MHz频率下,开发板的使用效率非常低,所有依赖系统时钟工作的硬件,其工作效率也非常低,如果想提高CPU的工作效率,则需要对输入时钟进行一系列处理,其流程如下:
晶振频率通过PLL(锁相环)进行倍频处理。s3c2440有两个PLL,分别是UPLL和MPLL。UPLL专用于USB模块,提供48MHz,MPLL提供FCLK、HCLK和PCLK。FCLK是主频时钟,用于ARM920T内核;HCLK用于AHB总线设备,如内存控制、中断控制、LCD控制、DMA以及USB主模块;PCLK用于APB总线设备,如外围设备的看门狗,IIS,I2C,PWM,MMC接口,ADC,UART,GPIO,RTC以及SPI。
s3c2440支持FCLK、HCLK和PCLK之间的分频比例选择,该比例由CLKDIVN寄存器中的HDIVN和PDIVN来决定。因此,我们只需确定FCLK,即可通过设定HDIVN和PDIVN来确定HCLK和PCLK。
FCLK与输入时钟Fin之间的倍数关系(即晶振频率通过PLL倍频)是通过MPLLCON寄存器(如图1所示)来设置的,MPLLCON寄存器中包含3个参数:MDIV、PDIV、SDIV,公式如下:
MPLL(FCLK) = (2*m*Fin) / (p*2^s)
其中:m = MDIV + 8 , p = PDIV + 2 ,s = SDIV
图1 MPLLCON寄存器
总结一下,时钟产生流程为:外部时钟源→通过寄存器MPLLCON得到FCLK→再通过寄存器CLKDIVN得到HCLK和PCLK。
定时器
s3c2440有5个16-bit的定时器,定时器0、1、2、3具有PWM功能;定时器4只有一个内部定时而没有关联到输出管脚上;同时,定时器0有一个dead-zeno产生器,用于大电流设备。
定时器的输入时钟频率信号跟预分频器(prescaler)和分频器(divider)相关。如图2所示。
预分频器:定时器0和1共享一个8-bit预分频器,定时器2、3、4共享另一个8-bit预分频器,预分频器数值由TCFG0配置,取值范围是0~255。
分频器:同时,每一个定时器都分别有一个时钟分频器,这样就可以产生5个不同的分频信号,分频器数值由TCFG1配置,取值只能是2、4、8、16,或者外部TCLKn。
图2 定时器输入时钟框图
具体公式为:
定时器输入时钟频率=PCLK ÷ (prescaler+1) ÷ divider
比如,已知PCLK=50MHz,我们希望某一个定时器的输入时钟频率为25KHz,那么我们就需要配置prescaler=249,divider=8,则递减计数器每减一次1,时间就过去0.04ms(1÷25000×1000)。
TCONn为定时器控制寄存器,控制定时器的开启与关闭。
定时计数缓冲寄存器TCNTBn用于存储定时器的初始值,当定时器启动时,TCNTBn里的数值会被加载到递减计数器TCNTn中。
定时比较缓冲寄存器TCMPBn用于存储定时器的比较值,TCMPBn的数值会被加载到比较寄存器TCMPn里来跟递减计数器进行比较。
工作原理为:
(1)将定时器的初始值和比较值装入寄存器TCNTBn和TCMPBn中。
(2)设置定时器控制寄存器TCON,启动定时器。此时,TCMPBn和TCNTBn中的值会加载到寄存器TCMPn和TCNTn中。
(3)定时器会减1计数,即TCNTn进行减1计数,当TCMPn=TCNTn时,TOUTn引脚输出取反。
在通常应用中,TCMPBn的值用于PWM,当递减计数器和比较计数器数值相等时,电平会翻转,从而达到改变占空比的目的。如果仅仅是用于定时中断,那么将TCMPBn设置为0,则当递减计数器达到0时,定时器中断请求通知CPU定时器操作已经完成。当定时器计数器到达零时, 相应的 TCNTBn的值将自动被加载到递减计数器以继续下一次操作。然而,如果定时器停止了,例如,在定时器运行模式期间清除TCONn的定时器使能位, TCNTBn的值将不会被重新加载到计数器中。
s3c2440的定时器有一个双缓冲功能,保证下次定时器操作时重加载的值改变时无需停止当前的定时器操作。所以新的定时器的值设定,当前的定时器操作也可以成功完成。定时器的值可以写到TCNTBn中,定时器的当前计数值可以从TCNTOn中读到。TCNTBn被读取的值,不表明计数器的当前状态,而是下一次定时器持续期间的重加载值。当TCNTn为0,自动重加载操作会复制TCNTBn到TCNTn中。但是,如果TCNTn为0,而自动重加载的使能位为0,那么TCNTn不会再操作了。
配置完定时器相关内容,接下来是配置中断,如设置中断模式(IRQ或FIQ),将定时器执行函数对应定时中断入口地址等等,这里不多加赘述。