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ZYNQ AXI_Timer 中断

news 2025/7/5 10:29:35

REVIEW

关于ZYNQ中断：

ZYNQ PS_GPIO中断-CSDN博客

ZYNQ AXI_GPIO_INT-CSDN博客

ZYNQ 定时器中断-CSDN博客

在一些应用场景中，可能需要使用到多个定时器，除了选择使用 PS 侧其他定时器外，也可以使用 PL 侧逻辑定时器。

1. 今日摸鱼任务

创建并使用AXI_TIMER，

定时器1：1s MIO7(PS_LED)闪烁

定时器2：0.5s EMIO54(PL_LED)闪烁

小梅哥教材：

03_【裸机教程】基于C编程的Zynq裸机程序设计与应用教程v2.4.5.pdf

第七章基于AXI Timer的定时器中断实验（没用串口）

2. AXI_Timer 核

AXI Timer IP 核，全称为 AXI Timer/Counter ，是一个 32/64 位定时器模块，可连接到 AXI4-Lite 接口。通过计数值以及接入 axi_timer 的计数时钟周期，可以在 PS 内取得比较精确的计时。

（单个32位，级联64位）

结构框图如下图：

AXI4-Lite Interface ： AXI4 Lite 接口模块实现 AXI4 Lite 从接口，用于访问内存映射定时器寄存器。

Timer Register ：为每个定时器 / 计数器实现一组 32 位寄存器。

这组寄存器包含加载寄存器、定时器/计数器寄存器和控制/状态寄存器。

32-bit Counter ：定时器 / 计数器模块有两个 32 位计数器。

每个计数器可配置为递增/递减计数，并可使用加载寄存器中的值加载。

Interrupt Counter ：中断控制模块，根据工作模式生成单个中断。

Pulse Width Modulation (PWM)： PWM 模块生成具有指定频率和占空比的脉冲信号 PWM0 。

使用定时器 0 用于 PWM0 周期，定时器 1 用于PWM0 输出宽度。

3. AXI_Timer 寄存器

3.1 寄存器一览

3.2 控制/状态寄存器 0 (TCSR0)

31-12 保留

11 CASC 使能定时器的级联模式 1启用级联模式，做低32位。

10 ENALL 使能所有定时器

1 写入该位将设置 ENALL、ENT0(TCSR0)和 ENT1(TCSR1)。

0 写入此寄存器将清除 ENALL，但对 ENT0 和 ENT1 没有影响。

9 PWMA0 使能定时器 0 的脉宽调制

PWM 模式，MDT0(TCSR0)和 MDT1(TCSR1)必须为 0。

8 T0INT 定时器 0 中断

捕获模式且定时器已使能，则此位表示已发生捕获。

生成模式，则该位表示计数器已翻转。必须通过写入1来清除。

7 ENT0 使能定时器 0

0禁用定时器（计数器停止）

1使能定时器（计数器运行）

6 ENIT0 使能定时器 0 的中断

使能此定时器中断信号的断言。对 TCSR0 中的中断标志（T0INT）没有影响。

0禁用中断信号

1使能中断信号

5 LOAD0 加载定时器 0

1使用 TLR0 中的值加载计时器

与 ENT0 位一起清除

4 ARHT0 自动重新加载/保持定时器 0

生成模式时，该位确定计数器是重新加载生成值并继续运行还是保持在终止值。

在捕获模式下，该位确定新的捕获触发器覆盖或保留先前捕获的值。

0保持计数器或捕获值。在提供外部捕获之前，必须读取TLR0。

1重新加载生成值或覆盖捕获值。

3 CAPT0 使能外部捕获触发器定时器

2 GENT0 使能外部生成信号定时器 0

1 UDT0 递增/递减计数定时器

0递增

1递减

0 MDT0 定时器 0 模式

0生成模式

1捕获模式

3.3 加载寄存器（TLR0 和 TLR1） 32b

Timer/Counter Load Register

计数器宽度配置为小于 32 位时，加载寄存器值在 TLR0 和 TLR1 中右对齐。

最低有效计数器位始终映射到加载寄存器的 bit0 。

级联模式下， TLR0 具有生成值的最低有效 32 位，而 TLR1 在生成模式下应具有生成值的最高有效位。

3.4 定时器/计数器寄存器（TCR0 和 TCR1）32b

Timer/Counter Register

计数器宽度配置为小于 32 位时，计数值在 TCR0 和 TCR1 中右对齐。

在级联模式下， TCR0 具有 64 位计数器中最低有效位的 32 位， TCR1 具有最高有效位。

3.5 控制/状态寄存器 1（TCSR1）

与TCSR0相比，减少了第11位

其他功能与其对应

4. 工作模式

3.1 生成模式

在生成模式下，会将加载寄存器(Load Register)中的值加载到计数器中。当计数器使能时，根据定时器控制状态寄存器（TCSR ）中向上 / 向下（UDT）位，递增/减计数。在计数器进位转换时，计数器停止或重新加载生成值，并在达到超时值后，按照 TCSR 中自动重新加载 /保持（ ARHT）位的选择继续计数。定时器中断状态（TINT ）如果使能，则 GenerateOut 信号在一个时钟周期内被驱动为 1 。

如果使能，当达到超时值时，定时器的中断信号被驱动为1。通过向定时器中断寄存器写入 1 来清除中断。使用此模式生成具有指定间隔的重复中断或外部信号。

3.2 捕获模式

在捕获模式下，当外部捕获信号时，计数器的值存储在加载寄存器中。检测到捕获事件时，也会在 TCSR 中设置 TINT 位。根据 TCSR 中 UDT 位的选择，计数器可配置为该模式的递增或递减计数器。自动重新加载 / 保持（ARHT）位控制在清除前一个 TINT标志之前，是否用新的捕捉值覆盖捕捉值。使用此模式对外部事件进行时间标记，同时生成中断。

3.3 脉宽调制模式

在脉宽调制（PWM ）模式下，两个定时器 /计数器成对使用，以产生具有指定频率和占空因数的输出信号（ PWM0 ）。定时器 0 设置周期，定时器 1 设置PWM0 输出的高电平时间。

3.4 级联模式

在级联模式下，两个定时器/ 计数器级联为单个 64 定时器 /计数器。级联计数器可以在生成和捕获模式下工作。 TCSR0 用作级联计数器的控制和状态寄存器。在此模式下， TCSR1 被忽略。

当需超过 32 位宽的定时器 /计数器时，使用此模式。级联操作需要将定时器 0 和定时器 1 成对使用。定时器 1 的计数事件是定时器 0 从全 1 翻转到全 0，反之亦然。

5. Block Design

AXI_TIMER保持默认设置

6. SDK

PS_GPIO、 SCU_GIC

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AXI_TIMER.h

#ifndef AXI_Timer_AXI_Timer_H_
#define AXI_Timer_AXI_Timer_H_

#include "xscutimer.h"
#include "xtmrctr.h"

#define TMRCTR_DEVICE_ID   XPAR_TMRCTR_0_DEVICE_ID
#define TMRCTR_INTERRUPT_ID   XPAR_FABRIC_TMRCTR_0_VEC_ID
#define INTC_DEVICE_ID       XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID
#define TIMER_CNTR_0      0
#define TIMER_CNTR_1      1
#define TIMER0_FREQ           XPAR_AXI_TIMER_0_CLOCK_FREQ_HZ //(50000000U)
#define RELOAD_VAL_US(n)   ((TIMER0_FREQ/1000000)*n-1)       //计算n(us)的装载值
#define RELOAD_VAL_MS(n)   ((TIMER0_FREQ/1000)*n-1)       //计算n(ms)的装载值
#define RELOAD_VAL_S(n)       ((TIMER0_FREQ)*n-1)               //计算n(s)的装载值

//这里计算值，需选择 XTC_DOWN_COUNT_OPTION 配置为向下计数（默认为向上计数）

extern XTmrCtr AXI_Timer0; //定时器实例
extern volatile uint16_t Cnt0;
extern volatile uint16_t Cnt1;
extern volatile uint16_t Cnt0_Flag;
extern volatile uint16_t Cnt1_Flag;

void AXI_Timer_Init(XTmrCtr *TmrCtrInstPtr,uint16_t DevId);
void AXI_Timer_Int_Init(XTmrCtr *TmrCtrInstPtr,uint16_t IntrId,XTmrCtr_Handler Timer_Handler);
void AXI_Timer_SetOption(XTmrCtr *TmrCtrInstPtr,uint8_t TmrCtrNum,uint32_t Mode, uint32_t Reload_Val);
void AXI_Timer0_IRQ_Handler(void *CallBackRef, u8 TmrCtrNum);

#endif /* AXI_Timer_AXI_Timer_H_ */

AXI_TIMER.c

/**
*****************************************************************************
* AXI TIMER IP核的定时器中断相关应用库
*****************************************************************************
*
* @File : AXI_Timer.c
* @By : Sun
* @Version: V1.0
* @Date : 2022 / 05 / 19
* @Shop : https://xiaomeige.taobao.com/
*
*****************************************************************************
**/

#include "AXI_TIMER.h"
#include"SCU_GIC.h"
XTmrCtr AXI_Timer0; //定时器实例

/**
*****************************************************
* @brief   初始化AXI_Timer设备
* @param   TmrCtrInstPtr   Timer对象指针
* @param   DevId           Timer设备ID
* @usage   //定时器初始化
*        AXI_Timer_Init(&Timer0,TMRCTR_DEVICE_ID);
*****************************************************
**/
void AXI_Timer_Init(XTmrCtr *TmrCtrInstPtr,uint16_t DevId)
{
   XTmrCtr_Initialize(TmrCtrInstPtr, DevId);
}

/**
*****************************************************
* @brief   初始化AXI_Timer中断
* @param   TmrCtrInstPtr   Timer对象指针
* @param   IntrId           中断ID
* @param   Timer_Handler   Timer的中断服务函数
* @usage   //定时器中断初始化,中断服务函数为AXI_Timer0_Handler
*        AXI_Timer_Int_Init(&Timer0,TMRCTR_INTERRUPT_ID,AXI_Timer0_Handler);
*****************************************************
**/
void AXI_Timer_Int_Init(XTmrCtr *TmrCtrInstPtr,uint16_t IntrId,XTmrCtr_Handler Timer_Handler)
{
   Set_ScuGic_Link(IntrId, 0xA8, HIGH_Level_Sensitive, XTmrCtr_InterruptHandler, TmrCtrInstPtr);
   XTmrCtr_SetHandler(TmrCtrInstPtr, Timer_Handler,TmrCtrInstPtr);
}

/**
*****************************************************
* @brief   设置AXI_Timer配置
* @param   TmrCtrInstPtr   Timer对象指针
* @param   TmrCtrNum       AXI_Timer计数器：0为计数器0，1为计数器1
* @param   Mode           Timer模式配置
* 模式有以下几种：   XTC_CASCADE_MODE_OPTION       启用级联模式，仅适用于TCSRO
*                   XTC_ENABLE_ALL_OPTION       一次性启用所有定时计数器
* XTC_DOWN_COUNT_OPTION       配置为向下计数（默认为向上计数）
* XTC_CAPTURE_MODE_OPTION       配置为输入捕获模式（默认为比较模式）
* XTC_INT_MODE_OPTION           开定时器中断，向下计数到0或向上计数溢出时触发
* XTC_AUTO_RELOAD_OPTION       开启自动重装载
* XTC_EXT_COMPARE_OPTION       启用外部比较输出信号
* @param   Reload_Val       装载值，每个CLK它会向上或下计数1，这里的CLK由AXI_TIMER IP核外部供给
* @usage   //定时器计数器0配置为中断模式，自动重装载且向下计数
*        AXI_Timer_SetOption(&Timer0,TIMER_CNTR_0, XTC_INT_MODE_OPTION | XTC_AUTO_RELOAD_OPTION | XTC_DOWN_COUNT_OPTION,RELOAD_VALUE);
*****************************************************
**/
void AXI_Timer_SetOption(XTmrCtr *TmrCtrInstPtr,uint8_t TmrCtrNum,uint32_t Mode,uint32_t Reload_Val)
{
   XTmrCtr_SetOptions(TmrCtrInstPtr, TmrCtrNum, Mode);

//设置重装载值，这个值在计数器启动时被载入
XTmrCtr_SetResetValue(TmrCtrInstPtr, TmrCtrNum, Reload_Val);

//启动计数器
XTmrCtr_Start(TmrCtrInstPtr, TmrCtrNum);
}

void AXI_Timer0_IRQ_Handler(void *CallBackRef, u8 TmrCtrNum)
{
       //Timer0 的计数器 0 中断
       if (TmrCtrNum == TIMER_CNTR_0)
       {
           /* ↓↓↓用户处理↓↓↓ */
           Cnt0_Flag = 1;
           Cnt0++;
           /* ↑↑↑结束处理↑↑↑ */
       }
       //Timer0 的计数器 1 中断
       if(TmrCtrNum == TIMER_CNTR_1)
       {
           /* ↓↓↓用户处理↓↓↓ */
           Cnt1_Flag = 1;
           Cnt1++;
           /* ↑↑↑结束处理↑↑↑ */
       }
}

main.c

//系统头文件
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

//Xilinx头文件
#include "xgpiops.h"
#include "xparameters.h"

#include "AXI_TIMER.h"
#include "PS_GPIO.h"
#include "SCU_GIC.h"

volatile uint16_t Cnt0 = 0;
volatile uint16_t Cnt1 = 0;
volatile uint16_t Cnt0_Flag = 0;
volatile uint16_t Cnt1_Flag = 0;
#define INPUT 1
#define OUTPUT 0

#define PL_LED (54+0)
#define PS_LED 7

int main(void)
{
   //初始化通用中断控制器
       ScuGic_Init();
   //定时器初始化
       AXI_Timer_Init(&AXI_Timer0,XPAR_TMRCTR_0_DEVICE_ID);
   //定时器中断初始化
       AXI_Timer_Int_Init(&AXI_Timer0,TMRCTR_INTERRUPT_ID,AXI_Timer0_IRQ_Handler);
   //定时器计数器 0 配置为中断模式，自动重装载且向下计数，定时 1s
       AXI_Timer_SetOption(&AXI_Timer0,TIMER_CNTR_0, XTC_INT_MODE_OPTION | XTC_AUTO_RELOAD_OPTION | XTC_DOWN_COUNT_OPTION,RELOAD_VAL_S(1));
   //定时器计数器 1 配置为中断模式，自动重装载且向下计数，定时 0.5s
       AXI_Timer_SetOption(&AXI_Timer0,TIMER_CNTR_1, XTC_INT_MODE_OPTION | XTC_AUTO_RELOAD_OPTION | XTC_DOWN_COUNT_OPTION,RELOAD_VAL_MS(500));

   //初始化 PS 端 GPIO
       PS_GPIO_Init();
   //设置 PS_LED(MIO7)方向为输出
       PS_GPIO_SetMode(PS_LED, OUTPUT, 0);
   //设置 PL_LED(T14)方向为输出
       PS_GPIO_SetMode(PL_LED, OUTPUT, 0);
   while(1)
   {
       //判断计数器 0 的计数标志
       if(Cnt0_Flag)
       {
           PS_GPIO_SetPort(PS_LED, (Cnt0%2==0)?1:0);
           Cnt0_Flag = 0; //清除标志

       }
       //判断计数器 1 的计数标志
       if(Cnt1_Flag)
       {
           PS_GPIO_SetPort(PL_LED, (Cnt1%2==0)?1:0);
           Cnt1_Flag = 0; //清除标志
       }

}
return 0;
}

每次检测到定时标志，LED翻转

摸鱼结束~