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掌上实验室V8系列教程（五）定时器中断及应用

  • 2021-12-04
  • Admin

1 项目目标

利用定时器产生周期为1ms的中断，作为系统时基。并在数码管上显示开机时间（分辨率为0.1秒）；同时实现LED4、LED5、LED6和LED7分别以300ms、220ms、450ms和700ms为周期闪烁。

2 硬件电路

3 中断系统

3.1 什么是中断

中断就是正常执行的工作被一些突发的事件所打断。比如我们在看书，电话铃响了。看书是我们正在进行的事情，电话铃响就是一个突发事件。电话铃响了，我们就会停下手头的事情，去接电话。接电话这个动作，就是对这个中断事件的响应。电话接完了，接着看书，回归正常工作。

中断这种工作机制，主要是为提高效率，另外一种方式叫查询式。还是以接电话为例，比如手机处于免打扰状态，电话来的时候没有铃声提醒。如果我们不想漏过电话，只能一会儿抽空看一眼手机，有没有电话打进来。这种工作方式相对中断式工作效率偏低。

中断方式和查询方式相比，好处在于加快了响应速度，一旦发生某个事件，可以快速响应。提高了系统的实时性能。

中断方式有个问题是，如何保证中断响应完成后能无缝继续刚刚被打断的工作。当然人没有这个问题，单片机内部只有一个CPU，就需要专门设计的方式来保证这种工作方式的正确性。

AT32的中断系统非常强大，所有的外设几乎都可以工作于中断方式。

3.2 中断系统的几个概念

中断源 即中断是来源于哪个外设的哪个事件，比如定时器时间到、外部引脚电生了电平跳变、UART收到了一个数据等等

中断请求 当有事件发生时，中断系统向CPU发出执行中断请求

中断响应 当发生了一个中断事件时，需要去做的事情，就是对这个中断的响应

中断优先级 中断事件可以打断当前的正在执行的程序，如果两个中断同时发生了，先去响应哪一个呢？为解决这个问题，给中断定义不同的优先级，首先响应优先级高的中断。如果两个相同优先级的中断同时来了，怎么办？简单点，按事先规定的顺序（就像我们经常说的按姓氏笔画，排名不分先后）。

3.3 中断的执行过程

4 Timer定时中断

AT32F407VGT6有14个寄存器，功能对比如下：

 本例采用基本定时器TMR6，作为1ms的时基定时器。

4.1 AT32F407系统时钟系统

 本例采用内部RC振荡器时钟，然后通过PLL(锁相环）倍频后作为系统时钟。可以在雅特力官网下载AT32_New_Clock_Configuration工具自动生成时钟配置代码。本例系统时钟为64MH，APB1、APB2的分频系数为2，其频率都为32MHz。

  1. /**
  2.   * @brief  system clock config program
  3.   * @note   the system clock is configured as follow:
  4.   *         system clock        = hick / 12 * pll_mult
  5.   *         system clock source = pll (hick)
  6.   *         sclk                = 64000000
  7.   *         ahbdiv              = 1
  8.   *         ahbclk              = 64000000
  9.   *         apb1div             = 2
  10.   *         apb1clk             = 32000000
  11.   *         apb2div             = 2
  12.   *         apb2clk             = 32000000
  13.   *         pll_mult            = 16
  14.   *         pll_range           = LE72MHZ (less than 72 mhz or equal to 72 mhz)
  15.   * @param  none
  16.   * @retval none
  17.   */
  18. void system_clock_config(void)
  19. {
  20.   /* reset crm */
  21.   crm_reset();
  22.  
  23.   /* enable hick */
  24.   crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_HICK, TRUE);
  25.  
  26.    /* wait till hick is ready */
  27.   while(crm_flag_get(CRM_HICK_STABLE_FLAG) != SET)
  28.   {
  29.   }
  30.  
  31.  
  32.   /* config pll clock resource */
  33.   crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_16, CRM_PLL_OUTPUT_RANGE_LE72MHZ);
  34.  
  35.   /* enable pll */
  36.   crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_PLL, TRUE);
  37.  
  38.   /* wait till pll is ready */
  39.   while(crm_flag_get(CRM_PLL_STABLE_FLAG) != SET)
  40.   {
  41.   }
  42.  
  43.  
  44.   /* select pll as system clock source */
  45.   crm_sysclk_switch(CRM_SCLK_PLL);
  46.  
  47.   /* wait till pll is used as system clock source */
  48.   while(crm_sysclk_switch_status_get() != CRM_SCLK_PLL)
  49.   {
  50.   }
  51.  
  52.  
  53.   /* config ahbclk */
  54.   crm_ahb_div_set(CRM_AHB_DIV_1);
  55.  
  56.   /* config apb2clk */
  57.   crm_apb2_div_set(CRM_APB2_DIV_2);
  58.  
  59.   /* config apb1clk */
  60.   crm_apb1_div_set(CRM_APB1_DIV_2);
  61.  
  62.   /* update system_core_clock global variable */
  63.   system_core_clock_update();
  64. }

 

 定时器使用 APB1 总线时钟，特别地，当 APB 预分频系数是 1 时，定时器的时钟频率等于 APB1 的时钟频率；当 APB 预分频系数不为 1 时，定时器的时钟频率等于 APB1 时钟频率的 2 倍。本例APB2分频系统为2，所以TMR6的时钟频率为 32*2 = 64MHz。

4.2 TMR6定时器溢出中断工作方式

基本定时器仅提供向上计数模式。其内部拥有一个 16 位计数器，计数器的值可由周期寄存器（TMRx_PR）载入。周期寄存器寄存器的值为16时，计数器如下图方式工作。

向上计数模式中，当计数值达到 TMRx_PR 值时，重新从 0 向上计数，计数器上溢并产生溢出事件，同时 OVFIF 位置 1。

定时器工作时钟为64MHz，将分频系数设置为64000（注意分频系统最大为65536），计数的输入时钟周期为1us，周期设置为1000，则得到1ms。需要注意的时，实际设置分频系数和周期寄存器时，都需要将计算值减1。

  1. /**
  2. * TMR6初始化 周期为1ms
  3. */
  4. void tmr6_init(void)
  5. {
  6.   /* enable tmr14 clock */
  7.   crm_periph_clock_enable(CRM_TMR6_PERIPH_CLOCK, TRUE);
  8.  
  9.   /* 64000000/64/1000 = 1000Hz*/
  10.   tmr_base_init(TMR6, 1000 - 1, 64 - 1);
  11.   tmr_cnt_dir_set(TMR6, TMR_COUNT_UP);
  12.  
  13.   /* overflow interrupt enable */
  14.   tmr_interrupt_enable(TMR6, TMR_OVF_INT, TRUE);
  15.  
  16.   /* tmr1 overflow interrupt nvic init */
  17.   nvic_priority_group_config(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);
  18.   nvic_irq_enable(TMR6_GLOBAL_IRQn, 0, 0);
  19.  
  20.   /* enable tmr1 */
  21.   tmr_counter_enable(TMR6, TRUE);
  22. }

 4.3 中断响应函数

中断响应函数每次定时器溢出，也就是每隔1ms，就会被调用一次。我们在这儿进行数码管显示刷新，全局变量gSysTick加1。退出中断之前，要把中断标志清除，否则中断函数会被不停调用。所有中断响应函数名称在startup_at32f403a_407.s中已经预定义。

  1. void TMR6_GLOBAL_IRQHandler(void)
  2. {
  3. 	if(tmr_flag_get(TMR6, TMR_OVF_FLAG) != RESET)
  4. 	{
  5. 		gSysTick++;
  6. 		display_scan();
  7. 		tmr_flag_clear(TMR6, TMR_OVF_FLAG);
  8. 	}
  9. }

4.4 独立控制4个LED的方法

全局变量gSysTick每隔1ms会加1，作为系统的时基，它的值就是系统开始运行到现在毫秒数。我们可以利用这个变量作为控制4个LED的闪烁的基准时间。由于4个LED闪烁周期都不相同，我们定义4个函数分别控制LED4-LED7。下面代码以LED4为例来说明。

  1. void led4_ctrl(void)
  2. {
  3. 	static uint32_t tick = 0;
  4. 	if(gSysTick - tick >= 300/2){
  5. 		tick = gSysTick;
  6. 		if(gpio_output_data_bit_read(GPIOC, GPIO_PINS_0)==SET)
  7. 			gpio_bits_reset(GPIOC, GPIO_PINS_0);
  8. 		else
  9. 			gpio_bits_set(GPIOC, GPIO_PINS_0);
  10. 	}
  11. }

static表示这个变量会持续存在，不会在函数退出时被销毁。

5 参考程序

main.c

  1. #include "at32f403a_407_conf.h"
  2.  
  3. #include "display.h"
  4.  
  5. uint32_t gSysTick = 0;
  6.  
  7. /**
  8.   * @brief  system clock config program
  9.   * @note   the system clock is configured as follow:
  10.   *         system clock        = hick / 12 * pll_mult
  11.   *         system clock source = pll (hick)
  12.   *         sclk                = 64000000
  13.   *         ahbdiv              = 1
  14.   *         ahbclk              = 64000000
  15.   *         apb1div             = 2
  16.   *         apb1clk             = 32000000
  17.   *         apb2div             = 2
  18.   *         apb2clk             = 32000000
  19.   *         pll_mult            = 16
  20.   *         pll_range           = LE72MHZ (less than 72 mhz or equal to 72 mhz)
  21.   * @param  none
  22.   * @retval none
  23.   */
  24. void system_clock_config(void)
  25. {
  26.   /* reset crm */
  27.   crm_reset();
  28.  
  29.   /* enable hick */
  30.   crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_HICK, TRUE);
  31.    /* wait till hick is ready */
  32.   while(crm_flag_get(CRM_HICK_STABLE_FLAG) != SET)
  33.   {
  34.   }
  35.   /* config pll clock resource */
  36.   crm_pll_config(CRM_PLL_SOURCE_HICK, CRM_PLL_MULT_16, CRM_PLL_OUTPUT_RANGE_LE72MHZ);
  37.   /* enable pll */
  38.   crm_clock_source_enable(CRM_CLOCK_SOURCE_PLL, TRUE);
  39.   /* wait till pll is ready */
  40.   while(crm_flag_get(CRM_PLL_STABLE_FLAG) != SET)
  41.   {
  42.   }
  43.   /* select pll as system clock source */
  44.   crm_sysclk_switch(CRM_SCLK_PLL);
  45.  
  46.   /* wait till pll is used as system clock source */
  47.   while(crm_sysclk_switch_status_get() != CRM_SCLK_PLL)
  48.   {
  49.   }
  50.   /* config ahbclk */
  51.   crm_ahb_div_set(CRM_AHB_DIV_1);
  52.   /* config apb2clk */
  53.   crm_apb2_div_set(CRM_APB2_DIV_2);
  54.   /* config apb1clk */
  55.   crm_apb1_div_set(CRM_APB1_DIV_2);
  56.  
  57.   /* update system_core_clock global variable */
  58.   system_core_clock_update();
  59. }
  60.  
  61. /**
  62. * TMR6初始化 周期为1ms
  63. */
  64. void tmr6_init(void)
  65. {
  66.   /* enable tmr14 clock */
  67.   crm_periph_clock_enable(CRM_TMR6_PERIPH_CLOCK, TRUE);
  68.  
  69.   /* 64000000/64/1000 = 1000Hz*/
  70.   tmr_base_init(TMR6, 1000 - 1, 64 - 1);
  71.   tmr_cnt_dir_set(TMR6, TMR_COUNT_UP);
  72.  
  73.   /* overflow interrupt enable */
  74.   tmr_interrupt_enable(TMR6, TMR_OVF_INT, TRUE);
  75.  
  76.   /* tmr1 overflow interrupt nvic init */
  77.   nvic_priority_group_config(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);
  78.   nvic_irq_enable(TMR6_GLOBAL_IRQn, 0, 0);
  79.  
  80.   /* enable tmr1 */
  81.   tmr_counter_enable(TMR6, TRUE);
  82. }
  83.  
  84. /**
  85. * TMR6中断响应函数
  86. */
  87. void TMR6_GLOBAL_IRQHandler(void)
  88. {
  89. 	if(tmr_flag_get(TMR6, TMR_OVF_FLAG) != RESET)
  90. 	{
  91. 		gSysTick++;
  92. 		display_scan();
  93. 		tmr_flag_clear(TMR6, TMR_OVF_FLAG);
  94. 	}
  95. }
  96.  
  97. /**
  98. * 显示gSysTick
  99. */
  100. void display_tickcount(void)
  101. {
  102. 	static uint32_t tick = 0;
  103. 	if(gSysTick - tick >= 100){
  104. 		display_dec_int(gSysTick/100);
  105. 		tick = gSysTick;
  106. 	}
  107. }
  108.  
  109. /**
  110. * LED闪烁控制
  111. */
  112. void led_gpio_init(void)
  113. {
  114. 	//打开GPIO时钟
  115. 	crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOC_PERIPH_CLOCK, TRUE);
  116. 	
  117. 	//配置PD2~PD5, PE0~PE7为输出
  118. 	gpio_init_type gpio_init_struct;
  119. 	
  120. 	gpio_init_struct.gpio_pins  = GPIO_PINS_0 | GPIO_PINS_1 | GPIO_PINS_2 | GPIO_PINS_3;
  121. 	gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
  122. 	gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
  123. 	gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_NONE;
  124. 	gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
  125.  
  126. 	gpio_init(GPIOC, &gpio_init_struct);
  127. }
  128. void led4_ctrl(void)
  129. {
  130. 	static uint32_t tick = 0;
  131. 	if(gSysTick - tick >= 300/2){
  132. 		tick = gSysTick;
  133. 		if(gpio_output_data_bit_read(GPIOC, GPIO_PINS_0)==SET)
  134. 			gpio_bits_reset(GPIOC, GPIO_PINS_0);
  135. 		else
  136. 			gpio_bits_set(GPIOC, GPIO_PINS_0);
  137. 	}
  138. }
  139. void led5_ctrl(void)
  140. {
  141. 	static uint32_t tick = 0;
  142. 	if(gSysTick - tick >= 220/2){
  143. 		tick = gSysTick;
  144. 		if(gpio_output_data_bit_read(G			
    
			
    原文：https://blog.csdn.net/lg28870983/article/details/121721614
    		
    
		
    
			
    
	
    
		
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