【Linux 裸机篇（八）】I.MX6U EPIT 定时器中断、定时器按键消抖

一、EPIT 定时器简介

EPIT 的全称是： Enhanced Periodic Interrupt Timer，直译过来就是增强的周期中断定时器，它主要是完成周期性中断定时的。学过 STM32 的话应该知道， STM32 里面的定时器还有很多其它的功能，比如输入捕获、 PWM 输出等等。但是 I.MX6U 的 EPIT 定时器只是完成周期性中断定时的，仅此一项功能！至于输入捕获、 PWM 输出等这些功能， I.MX6U由其它的外设来完成。

EPIT 是一个 32 位定时器，在处理器几乎不用介入的情况下提供精准的定时中断，软件使能以后 EPIT 就会开始运行， EPIT 定时器有如下特点：
  ①：时钟源可选的 32 位向下计数器。
  ②：12 位的分频值。
  ③：当计数值和比较值相等的时候产生中断。

EPIT 定时器结构如图所示：

图中各部分的功能如下：
  ①：这是个多路选择器，用来选择 EPIT 定时器的时钟源， EPIT 共有 3 个时钟源可选择，ipg_clk、 ipg_clk_32k 和 ipg_clk_highfreq。
  ②：这是一个 12 位的分频器，负责对时钟源进行分频， 12 位对应的值是 0~4095，对应着 1~4096 分频。
  ③：经过分频的时钟进入到 EPIT 内部，在 EPIT 内部有三个重要的寄存器：计数寄存器(EPIT_CNR)、加载寄存器(EPIT_LR)和比较寄存器(EPIT_CMPR)，这三个寄存器都是 32 位的。EPIT 是一个向下计数器，也就是说给它一个初值，它就会从这个给定的初值开始递减，直到减为 0，计数寄存器里面保存的就是当前的计数值。如果 EPIT 工作在 set-and-forget 模式下，当计数寄存器里面的值减少到 0， EPIT 就会重新从加载寄存器读取数值到计数寄存器里面，重新开始向下计数。比较寄存器里面保存的数值用于和计数寄存器里面的计数值比较，如果相等的话就会产生一个比较事件。
  ④：比较器。
  ⑤：EPIT 可以设置引脚输出，如果设置了的话就会通过指定的引脚输出信号。
  ⑥：产生比较中断，也就是定时中断。

EPIT 定时器有两种工作模式： set-and-forget 和 free-running，这两个工作模式的区别如下：
  set-and-forget 模式：EPITx_CR(x=1， 2)寄存器的 RLD 位置 1 的时候 EPIT 工作在此模式下，在此模式下 EPIT 的计数器从加载寄存器 EPITx_LR 中获取初始值，不能直接向计数器寄存器写入数据。不管什么时候，只要计数器计数到 0，那么就会从加载寄存器 EPITx_LR 中重新加载数据到计数器中，周而复始。
  free-running 模式： EPITx_CR 寄存器的 RLD 位清零的时候 EPIT 工作在此模式下，当计数器计数到0以后会重新从0XFFFFFFFF开始计数，并不是从加载寄存器 EPITx_LR中获取数据。

接下来看一下 EPIT 重要的几个寄存器，第一个就是 EPIT 的配置寄存器 EPITx_CR，此寄存器的结构如图所示：

寄存器 EPITx_SR 结构体如图所示：

EPIT 的配置步骤如下：

程序编写

#ifndef _BSP_EXIT_H
#define _BSP_EXIT_H
/***************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名	: 	 bsp_exit.h
作者	   : 左忠凯
版本	   : V1.0
描述	   : 外部中断驱动头文件。
其他	   : 配置按键对应的GPIP为中断模式
论坛 	   : www.wtmembed.com
日志	   : 初版V1.0 2019/1/4 左忠凯创建
***************************************************************/
#include "imx6ul.h"/* 函数声明 */
void exit_init(void);						/* 中断初始化 */
void gpio1_io18_irqhandler(void); 			/* 中断处理函数 */#endif

/***************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名	: 	 bsp_exit.c
作者	   : 左忠凯
版本	   : V1.0
描述	   : 外部中断驱动。
其他	   : 配置按键对应的GPIP为中断模式
论坛 	   : www.wtmembed.com
日志	   : 初版V1.0 2019/1/4 左忠凯创建
***************************************************************/
#include "bsp_exit.h"
#include "bsp_gpio.h"
#include "bsp_int.h"
#include "bsp_delay.h"
#include "bsp_beep.h"/** @description			: 初始化外部中断* @param				: 无* @return 				: 无*/
void exit_init(void)
{gpio_pin_config_t key_config;/* 1、设置IO复用 */IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0);			/* 复用为GPIO1_IO18 */IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0xF080);/* 2、初始化GPIO为中断模式 */key_config.direction = kGPIO_DigitalInput;key_config.interruptMode = kGPIO_IntFallingEdge;key_config.outputLogic = 1;gpio_init(GPIO1, 18, &key_config);GIC_EnableIRQ(GPIO1_Combined_16_31_IRQn);				/* 使能GIC中对应的中断 */system_register_irqhandler(GPIO1_Combined_16_31_IRQn, (system_irq_handler_t)gpio1_io18_irqhandler, NULL);	/* 注册中断服务函数 */gpio_enableint(GPIO1, 18);								/* 使能GPIO1_IO18的中断功能 */
}/** @description			: GPIO1_IO18最终的中断处理函数* @param				: 无* @return 				: 无*/
void gpio1_io18_irqhandler(void)
{ static unsigned char state = 0;/**采用延时消抖，中断服务函数中禁止使用延时函数！因为中断服务需要*快进快出！！这里为了演示所以采用了延时函数进行消抖，后面我们会讲解*定时器中断消抖法！！！*/delay(10);if(gpio_pinread(GPIO1, 18) == 0)	/* 按键按下了  */{state = !state;beep_switch(state);}gpio_clearintflags(GPIO1, 18); /* 清除中断标志位 */
}

二、定时器按键消抖

按键消抖的原理就是在按键按下以后延时一段时间再去读取按键值，如果此时按键值还有效那就表示这是一次有效的按键，中间的延时就是消抖的。但是这有一个缺点，就是延时函数会浪费 CPU 性能，因为延时函数就是空跑。如果按键是用中断方式实现的，那就更不能在中断服务函数里面使用延时函数，因为中断服务函数最基本的要求就是快进快出！上一章我们学习了 EPIT 定时器，定时器设置好定时时间，然后 CPU 就可以做其他事情去了，定时时间到了以后就会触发中断，然后在中断中做相应的处理即可。因此，我们可以借助定时器来实现消抖，按键采用中断驱动方式，当按键按下以后触发按键中断，在按键中断中开启一个定时器，定时周期为 10ms，当定时时间到了以后就会触发定时器中断，最后在定时器中断处理函数中读取按键的值，如果按键值还是按下状态那就表示这是一次有效的按键。定时器按键消抖如图所示：

图中 t1~t3 这一段时间就是按键抖动，是需要消除的。设置按键为下降沿触发，因此会在 t1、 t2 和 t3 这三个时刻会触发按键中断，每次进入中断处理函数都会重新开器定时器中断，所以会在 t1、 t2 和 t3 这三个时刻开器定时器中断。但是 t1~t2 和 t2~t3 这两个时间段是小于我们设置的定时器中断周期(也就是消抖时间，比如 10ms)，所以虽然 t1 开启了定时器，但是定时器定时时间还没到呢 t2 时刻就重置了定时器，最终只有 t3 时刻开启的定时器能完整的完成整个定时周期并触发中断，我们就可以在中断处理函数里面做按键处理了，这就是定时器实现按键防抖的原理， Linux 里面的按键驱动用的就是这个原理！

关于定时器按键消抖的原理就介绍到这里，接下来讲解如何使用 EPIT1 来配合按键 KEY来实现具体的消抖，步骤如下：

程序编写

#ifndef _BSP_KEYFILTER_H
#define _BSP_KEYFILTER_H
/***************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名	: 	 bsp_keyfilter.h
作者	   : 左忠凯
版本	   : V1.0
描述	   : 定时器按键消抖驱动头文件。
其他	   : 无
论坛 	   : www.wtmembed.com
日志	   : 初版V1.0 2019/1/5 左忠凯创建
***************************************************************//* 函数声明 */
void filterkey_init(void);
void filtertimer_init(unsigned int value);
void filtertimer_stop(void);
void filtertimer_restart(unsigned int value);
void filtertimer_irqhandler(void);
void gpio1_16_31_irqhandler(void);#endif

/***************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名	: 	 bsp_keyfilter.c
作者	   : 左忠凯
版本	   : V1.0
描述	   : 定时器按键消抖驱动。
其他	   : 按键采用中断方式，按下按键触发按键中断，在按键中断里面使能定时器定时中断。使用定时器定时中断来完成消抖延时，定时器中断周期就是延时时间。如果定时器定时中断触发，表示消抖完成(延时周期完成)，即可执行按键处理函数。
论坛 	   : www.wtmembed.com
日志	   : 初版V1.0 2019/1/5 左忠凯创建
***************************************************************/
#include "bsp_key.h"
#include "bsp_gpio.h"
#include "bsp_int.h"
#include "bsp_beep.h"
#include "bsp_keyfilter.h"/** @description		: 按键初始化* @param			: 无* @return 			: 无*/
void filterkey_init(void)
{	gpio_pin_config_t key_config;/* 1、初始化IO复用 */IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0);	/* 复用为GPIO1_IO18 *//* 2、、配置GPIO1_IO18的IO属性	*bit 16:0 HYS关闭*bit [15:14]: 11 默认22K上拉*bit [13]: 1 pull功能*bit [12]: 1 pull/keeper使能*bit [11]: 0 关闭开路输出*bit [7:6]: 10 速度100Mhz*bit [5:3]: 000 关闭输出*bit [0]: 0 低转换率*/IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0xF080);/* 3、初始化GPIO为中断 */key_config.direction = kGPIO_DigitalInput;key_config.interruptMode = kGPIO_IntFallingEdge;key_config.outputLogic = 1;gpio_init(GPIO1, 18, &key_config);GIC_EnableIRQ(GPIO1_Combined_16_31_IRQn); /* 使能GIC中对应的中断   		  *//* 注册中断服务函数 */system_register_irqhandler(GPIO1_Combined_16_31_IRQn, (system_irq_handler_t)gpio1_16_31_irqhandler, NULL);gpio_enableint(GPIO1, 18);		/* 使能GPIO1_IO18的中断功能 */filtertimer_init(66000000/100);	/* 初始化定时器,10ms */
}/** @description		: 初始化用于消抖的定时器，默认关闭定时器* @param - value	: 定时器EPIT计数值* @return 			: 无*/
void filtertimer_init(unsigned int value)
{EPIT1->CR = 0;	//先清零/** CR寄存器:* bit25:24 01 时钟源选择Peripheral clock=66MHz* bit15:4  0  1分频* bit3:	1  当计数器到0的话从LR重新加载数值* bit2:	1  比较中断使能* bit1:    1  初始计数值来源于LR寄存器值* bit0:    0  先关闭EPIT1*/EPIT1->CR = (1<<24 | 1<<3 | 1<<2 | 1<<1);/* 计数值    */EPIT1->LR = value;/* 比较寄存器，当计数器值和此寄存器值相等的话就会产生中断 */EPIT1->CMPR	= 0;	GIC_EnableIRQ(EPIT1_IRQn);	/* 使能GIC中对应的中断 *//* 注册中断服务函数		    */system_register_irqhandler(EPIT1_IRQn, (system_irq_handler_t)filtertimer_irqhandler, NULL);	
}/** @description		: 关闭定时器* @param 			: 无* @return 			: 无*/
void filtertimer_stop(void)
{EPIT1->CR &= ~(1<<0);	/* 关闭定时器 */
}/** @description		: 重启定时器* @param - value	: 定时器EPIT计数值* @return 			: 无*/
void filtertimer_restart(unsigned int value)
{EPIT1->CR &= ~(1<<0);	/* 先关闭定时器 */EPIT1->LR = value;		/* 计数值 			*/EPIT1->CR |= (1<<0);	/* 打开定时器 		*/
}/** @description		: 定时器中断处理函数 * @param			: 无* @return 			: 无*/
void filtertimer_irqhandler(void)
{ static unsigned char state = OFF;if(EPIT1->SR & (1<<0)) 					/* 判断比较事件是否发生			*/{filtertimer_stop();					/* 关闭定时器 				*/if(gpio_pinread(GPIO1, 18) == 0)	/* KEY0 				*/{state = !state;beep_switch(state);				/* 反转蜂鸣器 				*/}}EPIT1->SR |= 1<<0; 						/* 清除中断标志位 				*/
}/** @description		: GPIO中断处理函数* @param			: 无* @return 			: 无*/
void gpio1_16_31_irqhandler(void)
{ /* 开启定时器 */filtertimer_restart(66000000/100);/* 清除中断标志位 */gpio_clearintflags(GPIO1, 18);
}