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作者帖子
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六月 28, 2019 - 11:54 下午 #1726whik参与者
织女星开发板RISC-V内核实现微秒级精确延时
前言
收到VEGA织女星开发板也有一段时间了,好久没玩了,想驱动个OLED屏,但是首先要实现IIC协议,而实现IIC协议,最基本的就是需要一个精确的延时函数,所以研究了一下如何来写一个精确的延时函数。众所周知,ARM Cortex-M内核都有一个24位的SysTick系统节拍定时器,它是一个简易的周期定时器,用于提供时基,多为操作系统所使用。RV32M1的RISC-V内核也有一个SysTick定时器,只不过它不属于内核,而是使用的一个外部通用定时器,即LPIT0( low power periodic interval timer)定时器的通道0来实现的,我们可以从systemRV32M1ri5cy.c文件中获得一些信息:
/* Use LIPT0 channel 0 for systick. */ #define SYSTICK_LPIT LPIT0 #define SYSTICK_LPIT_CH 0 #define SYSTICK_LPIT_IRQn LPIT0_IRQn /* Leverage LPIT0 to provide Systick */ void SystemSetupSystick(uint32_t tickRateHz, uint32_t intPriority) { /* Init pit module */ CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Lpit0); /* Reset the timer channels and registers except the MCR register */ SYSTICK_LPIT->MCR |= LPIT_MCR_SW_RST_MASK; SYSTICK_LPIT->MCR &= ~LPIT_MCR_SW_RST_MASK; /* Setup timer operation in debug and doze modes and enable the module */ SYSTICK_LPIT->MCR = LPIT_MCR_DBG_EN_MASK | LPIT_MCR_DOZE_EN_MASK | LPIT_MCR_M_CEN_MASK; /* Set timer period for channel 0 */ SYSTICK_LPIT->CHANNEL[SYSTICK_LPIT_CH].TVAL = (CLOCK_GetIpFreq(kCLOCK_Lpit0) / tickRateHz) - 1; /* Enable timer interrupts for channel 0 */ SYSTICK_LPIT->MIER |= (1U << SYSTICK_LPIT_CH); /* Set interrupt priority. */ EVENT_SetIRQPriority(SYSTICK_LPIT_IRQn, intPriority); /* Enable interrupt at the EVENT unit */ EnableIRQ(SYSTICK_LPIT_IRQn); /* Start channel 0 */ SYSTICK_LPIT->SETTEN |= (LPIT_SETTEN_SET_T_EN_0_MASK << SYSTICK_LPIT_CH); } void SystemClearSystickFlag(void) { /* Channel 0. */ SYSTICK_LPIT->MSR = (1U << SYSTICK_LPIT_CH); }
systemRV32M1ri5cy.h文件中的SysTick中断服务函数:
#define SysTick_Handler LPIT0_IRQHandler
关于LPIT0
LPIT0的每个通道都包含一个32位的计数器,加载计数值之后开始倒数,当倒数到0时,中断标志位被置1,通过向中断标志位写1来清除中断。为了尽量减少执行函数所消耗的时间,delay延时函数的采用了直接操作寄存器的方式来实现。通过阅读RV32M1参考手册【Chapter 50 Low Power Interrupt Timer (LPIT)】章节,和fsl_lpit.h库函数的实现,我们可以了解到以下几个寄存器的功能:
| 寄存器名称 | 全称 | 读/写 | 含义 |
| ———- | ————————— | —– | ————————- |
| TVAL | Timer Value Register | 读/写 | 设置定时器初值 |
| CVAL | Current Timer Value | 只读 | 获取当前计数值 |
| SETEN | Set Timer Enable Register | 读写 | 定时器使能控制 |
| CLRTEN | Clear Timer Enable Register | 只写 | 清除计数值 |
| MCR | Module Control Register | 读写 | 定时器时钟使能控制 |
| MSR | Module Status Register | 读写 | 溢出中断标志,写1清除中断 |通过上面参考手册相关寄存器的介绍,我们有两种方式来获取定时器是否溢出:
- 获取当前计数值是否为0,即CVAL寄存器的值
- 获取寄存器状态是否溢出,即MSR寄存器的值。
这几个寄存器都是32位的,具体每一位的含义,可以查阅RV32M1参考手册
delay.c文件
#include "delay.h" static uint8_t fac_us=0; //us延时倍乘数 static uint16_t fac_ms=0; //ms延时倍乘数,在ucos下,代表每个节拍的ms数 void Delay_Init(void) { CLOCK_SetIpSrc(kCLOCK_Lpit0, kCLOCK_IpSrcFircAsync); //设置定时器时钟48MHz LOG("LPIT0: %ld \r\n", CLOCK_GetIpFreq(kCLOCK_Lpit0)); //输出LPIT0时钟 CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Lpit0); //使能时钟 LPIT_Reset(LPIT0); //复位定时器 LPIT0->MCR = LPIT_MCR_M_CEN_MASK; //使能定时器 fac_us = CLOCK_GetIpFreq(kCLOCK_Lpit0)/1000000; fac_ms = fac_us*1000; } //基于SysTick即LPIT0实现的延时微秒函数 void Delay_us(uint32_t Nus) { LPIT0->CHANNEL[kLPIT_Chnl_0].TVAL = 48 * Nus - 1; //加载时间 LPIT0->SETTEN |= (LPIT_SETTEN_SET_T_EN_0_MASK << kLPIT_Chnl_0); //启动定时器 while(LPIT0->CHANNEL[kLPIT_Chnl_0].CVAL); //等待计数值到0 // while((LPIT0->MSR & 0x0001) != 0x01); //等待溢出 // LPIT0->MSR |= (1U << kLPIT_Chnl_0); //写1,清除中断 LPIT0->CLRTEN |= (LPIT_CLRTEN_CLR_T_EN_0_MASK << kLPIT_Chnl_0); //清除计数器 } //基于SysTick即LPIT0实现的延时毫秒函数 void Delay_ms(uint32_t Nms) { LPIT0->CHANNEL[kLPIT_Chnl_0].TVAL = Nms * fac_ms - 1; //加载时间 LPIT0->SETTEN |= (LPIT_SETTEN_SET_T_EN_0_MASK << kLPIT_Chnl_0); //启动定时器 while(LPIT0->CHANNEL[kLPIT_Chnl_0].CVAL); //等待计数到0 // while((LPIT0->MSR & 0x0001) != 0x0001); //等待产生中断 // LPIT0->MSR |= (1U << kLPIT_Chnl_0); //向中断标志位写1,清除中断 LPIT0->CLRTEN |= (LPIT_CLRTEN_CLR_T_EN_0_MASK << kLPIT_Chnl_0); //清除计数器 }
delay.h文件
#ifndef __DELAY_H__ #define __DELAY_H__ #include "fsl_lpit.h" #include "fsl_lpit.h" #include "fsl_debug_console.h" #include "sys.h" void Delay_Init(void); //SysTick定时器,即LPIT0,时钟可设置 void Delay_ms(uint32_t Nms); void Delay_us(uint32_t Nus); #endif
实际验证
#include "delay.h" int main(void) { ... Delay_Init(); ... while(1) { GPIOA->PTOR = 1 << 24; //寄存器方式操作,减小误差 Delay_ms(100); //延时微秒函数验证 // Delay_us(5); //延时微秒函数验证 } }
通过实际示波器测试,发现Delay_us微秒级延时函数,无论延时多少时间都有2us左右的误差,不知道是这为什么,不过实现IIC协议驱动OLED屏并没有什么影响。
驱动IIC接口OLED
- 社区首页的LOGO图片
- OLED实际显示效果:
总结
既然精确延时函数实现了,那么各种协议的传感器、显示模块、通信模块的驱动都可以轻松实现了,希望分享的本篇帖子能给社区的朋友一些帮助,也希望大家能多多发帖,互相交流学习。
参考资料
七月 3, 2019 - 12:30 下午 #1777Howard参与者@whik 这个不错。这才是织女星开发板真正的玩家,能把自己做的东西分享出来大家一起学习。赞一个!
VEGALite也可以通过Arduino标准接口接SPI的LCD屏。网上有卖的。
七月 12, 2019 - 9:38 上午 #1811123参与者赞赞赞!
七月 15, 2019 - 2:34 下午 #1818123参与者请问是怎么把图片传上来的啊?还有另一个帖子的动态图,是用了什么插件吗?我也想发图片,但是不知道怎么操作呢。。。
七月 15, 2019 - 2:46 下午 #1819whik参与者这个论坛没有存放图片的位置,所以你需要把你的图片上传到一个地方,然后获取到这个图片的地址,使用html的方式插入图片,并选择文本模式:
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