一、定時器原理

????????F28335 城市的三座時鐘塔（Timer0、Timer1、Timer2）是城市時間管理的核心設施，每座均為32位精度，依靠城市能源脈沖（系統時鐘 SYSCLKOUT，典型頻率為150 MHz）驅動。它們由兩個核心模塊組成：節奏調節站（預分頻模塊）和計時核心站（定時/計數模塊），協同工作以實現精確計時。

• 節奏調節站（預分頻模塊）：

  • 節奏分頻器（16位定時器分頻寄存器 TDDRH:TDDR）：決定城市能源脈沖的“放慢”倍數。例如，若 TDDR=9，則每10個脈沖（從0到9）產生一次有效信號，相當于將脈沖頻率除以10。
  • 節奏計數器（16位預定標計數器 PSCH:PSC）：記錄收到的脈沖數。每次脈沖到來，PSC 減1；當 PSC 減到0時，觸發“下溢”，向計時核心站發送信號，并重新裝載 TDDR 的值，開始下一輪計數。

• 計時核心站（定時/計數模塊）：

  • 周期藍圖（32位周期寄存器 PRDH:PRD）：定義一次完整計時周期的長度，決定時鐘塔多久敲響一次“鐘聲”。
  • 計時器（32位計數寄存器 TIMH:TIM）：記錄當前計時進度。每次從節奏調節站收到信號，TIM 減1；當 TIM 減到0時，觸發“下溢”，產生“鐘聲”（中斷信號），并重新裝載 PRD 的值。

工作流程如下：

1. 城市能源脈沖（SYSCLKOUT）每跳動一次，節奏計數器（PSC）減1。
2. 當 PSC 減到0，觸發下溢，向計時器（TIM）發送信號，TIM 減1，同時 PSC 重新裝載 TDDR 的值。
3. 當 TIM 減到0，觸發下溢，產生中斷信號（TINT0、TINT1 或 TINT2），通知中央政府（CPU），并重新裝載 PRD 的值，循環往復。

????????時鐘塔的“鐘聲”通過城市通信網絡（PIE 中斷系統）傳遞，Timer0 的中斷（TINT0）屬于第一組第七個小信號（PIEIER1.bit.INTx7）。中斷信號經過 PIE 模塊處理后到達中央政府，確保任務按時執行。

周期計算公式：

定時周期 = (PRD + 1) × (TDDR + 1) × (1 / SYSCLKOUT)

例如，若 SYSCLKOUT=150 MHz（周期6.67 ns），PRD=14999999，TDDR=9，則定時周期為：
(14999999 + 1) × (9 + 1) × 6.67 ns = 15000000 × 10 × 6.67 ns = 1秒。

二、具體代碼

2.1?ConfigCpuTimer 函數

void ConfigCpuTimer(struct CPUTIMER_VARS *Timer, float Freq, float Period)
{Uint32 temp;// Initialize timer period:Timer->CPUFreqInMHz = Freq;Timer->PeriodInUSec = Period;temp = (long)(Freq * Period);Timer->RegsAddr->PRD.all = temp;// Set pre-scale counter to divide by 1 (SYSCLKOUT):Timer->RegsAddr->TPR.all = 0;Timer->RegsAddr->TPRH.all = 0;// Initialize timer control register:Timer->RegsAddr->TCR.bit.TSS = 1;      // 1 = Stop timer, 0 = Start/Restart TimerTimer->RegsAddr->TCR.bit.TRB = 1;      // 1 = reload timerTimer->RegsAddr->TCR.bit.SOFT = 0;Timer->RegsAddr->TCR.bit.FREE = 0;     // Timer Free Run DisabledTimer->RegsAddr->TCR.bit.TIE = 1;      // 0 = Disable/ 1 = Enable Timer Interrupt// Reset interrupt counter:Timer->InterruptCount = 0;
}

功能概述

ConfigCpuTimer 是城市提供的一套標準管理工具（庫函數），用于配置任意一座時鐘塔（Timer0、Timer1 或 Timer2）的運行參數。根據城市需求調整時鐘塔的節奏和計時周期，確保其“鐘聲”（中斷信號）按預期時間響起。該函數接受三個參數：

• Timer：指向時鐘塔管理結構（CPUTIMER_VARS）的指針，包含時鐘塔的寄存器地址、頻率、周期等信息。
• Freq：城市能源脈沖頻率（單位：MHz，例如 150 MHz）。
• Period：期望的計時周期（單位：微秒，例如 500000 表示 500ms）。

詳細分析

1. 參數存儲：

Timer->CPUFreqInMHz = Freq;
Timer->PeriodInUSec = Period;

1. • 將輸入的頻率和周期存儲到?Timer?結構中，便于后續管理和調試。
   • 例如，若 Freq=150，Period=500000，則記錄 CPU 頻率為 150 MHz，周期為 500ms。

2. 計算周期藍圖（PRD 值）：

temp = (long)(Freq * Period);
Timer->RegsAddr->PRD.all = temp;

• 計算周期寄存器（PRD）的值，決定時鐘塔敲響“鐘聲”的時間間隔。
• 公式：PRD = Freq * Period，其中 Freq（MHz）× Period（微秒）= 周期脈沖數。
• 示例：若 Freq=150 MHz，Period=500000 微秒（500ms），則：

PRD = 150 * 500000 = 75000000

1. • 表示時鐘塔需要計數 75000000 個脈沖（每個脈沖 6.67 ns，150 MHz 的倒數），對應 500ms。
   • 注意：實際硬件實現中，PRD 寄存器從 0 計數到 PRD 值（含 0，共 PRD+1 次），但此處代碼直接使用?Freq * Period，未減 1，可能導致周期略偏，實際周期為 (PRD+1) × (1/SYSCLKOUT)。開發者需根據硬件手冊驗證是否需要調整。

2. 設置節奏調節站（TPR/TPRH）：

Timer->RegsAddr->TPR.all = 0;
Timer->RegsAddr->TPRH.all = 0;

• 將預定標寄存器（TPR/TPRH）清零，表示不使用分頻（TDDR=0，PSC=0）。
• 此時，SYSCLKOUT 的每個脈沖直接驅動 TIM 計數器減 1，分頻系數為 1。
• 公式：定時周期 = (PRD+1) × (TDDR+1) × (1/SYSCLKOUT)，由于 TDDR=0，周期簡化為：

定時周期 = (PRD+1) × (1/SYSCLKOUT)
示例：PRD=75000000，SYSCLKOUT=150 MHz（周期 6.67 ns），則：

定時周期 = (75000000+1) × 6.67 ns ≈ 500000006.67 ns ≈ 500ms
4.配置時鐘塔控制面板（TCR）：

Timer->RegsAddr->TCR.bit.TSS = 1;      // 停止時鐘塔
Timer->RegsAddr->TCR.bit.TRB = 1;      // 啟用重載
Timer->RegsAddr->TCR.bit.SOFT = 0;     // 非軟啟動
Timer->RegsAddr->TCR.bit.FREE = 0;     // 非自由運行
Timer->RegsAddr->TCR.bit.TIE = 1;      // 啟用中斷

• TSS=1：停止時鐘塔（Timer Stop Status），確保在配置期間不運行。
• TRB=1：啟用重載（Timer Reload Bit），當 TIM 計數器歸零時，自動從 PRD 重新裝載值。
• SOFT=0, FREE=0：禁用軟啟動和自由運行模式，確保時鐘塔在調試時暫停，適合精確控制。
• TIE=1：啟用中斷（Timer Interrupt Enable），允許時鐘塔在 TIM 歸零時產生“鐘聲”（中斷信號）。

5.重置中斷計數：

Timer->InterruptCount = 0;

• 清零中斷計數器，記錄時鐘塔觸發的中斷次數（用于調試或統計）。

2.2?TIM0_Init 函數

void TIM0_Init(float Freq, float Period)
{EALLOW;SysCtrlRegs.PCLKCR3.bit.CPUTIMER0ENCLK = 1; // CPU Timer 0EDIS;EALLOW;PieVectTable.TINT0 = &TIM0_IRQn;EDIS;CpuTimer0.RegsAddr = &CpuTimer0Regs;CpuTimer0Regs.PRD.all = 0xFFFFFFFF;CpuTimer0Regs.TPR.all = 0;CpuTimer0Regs.TPRH.all = 0;CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS = 1;CpuTimer0Regs.TCR.bit.TRB = 1;CpuTimer0.InterruptCount = 0;ConfigCpuTimer(&CpuTimer0, Freq, Period);CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS = 0;IER |= M_INT1;PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1;EINT;ERTM;
}

詳細分析

1. 啟動能源供應：

   EALLOW; SysCtrlRegs.PCLKCR3.bit.CPUTIMER0ENCLK = 1; EDIS;
   • 打開 Timer0 的能源開關（PCLKCR3.bit.CPUTIMER0ENCLK=1），連接城市電力網絡（SYSCLKOUT）。
   • EALLOW 和 EDIS 用于解除和恢復寄存器寫保護，確保安全操作。

2. 設置中斷通信地址：

   EALLOW; PieVectTable.TINT0 = &TIM0_IRQn; EDIS;
   • 將 Timer0 的“鐘聲”（TINT0 中斷）映射到中斷服務函數?TIM0_IRQn?的地址（中斷向量表 INT1）。
   • 確保中央政府（CPU）在收到 TINT0 信號時調用正確的響應程序。

3. 初始化 Timer0 寄存器：

   CpuTimer0.RegsAddr = &CpuTimer0Regs; CpuTimer0Regs.PRD.all = 0xFFFFFFFF; CpuTimer0Regs.TPR.all = 0; CpuTimer0Regs.TPRH.all = 0; CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS = 1; CpuTimer0Regs.TCR.bit.TRB = 1; CpuTimer0.InterruptCount = 0;
   • CpuTimer0.RegsAddr：指定 Timer0 的寄存器地址，綁定管理結構。
   • PRD.all = 0xFFFFFFFF：初始化周期藍圖為最大值（32位全1），為后續配置留空間。
   • TPR.all = 0, TPRH.all = 0：清零節奏調節站（TDDR 和 PSC），默認不分頻。
   • TCR.bit.TSS = 1：停止時鐘塔，確保配置期間不運行。
   • TCR.bit.TRB = 1：啟用重載功能。
   • InterruptCount = 0：清零中斷計數。

4. 調用 ConfigCpuTimer：

   ConfigCpuTimer(&CpuTimer0, Freq, Period);
   • 調用?ConfigCpuTimer?設置 Timer0 的周期（PRD = Freq × Period）和運行參數（TCR、TPR/TPRH）。
   • 示例：Freq=150 MHz，Period=500000 微秒，PRD=75000000，對應 500ms。

5. 啟動時鐘塔并啟用中斷：

   CpuTimer0Regs.TCR.bit.TSS = 0; IER |= M_INT1; PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1; EINT; ERTM;
   • TCR.bit.TSS = 0：啟動 Timer0 時鐘塔，開始計數。
   • IER |= M_INT1：啟用 CPU 第一組中斷（INT1，包含 TINT0）。
   • PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1：啟用 PIE 第一組第七小中斷（TINT0）。
   • EINT：啟用全局中斷。
   • ERTM：啟用實時中斷模式，確保中斷處理不被調試暫停。

---

3. TIM0_IRQn 中斷

interrupt void TIM0_IRQn(void)
{EALLOW;LED2_TOGGLE;PieCtrlRegs.PIEACK.bit.ACK1 = 1;EDIS;
}

TIM0_IRQn 是 Timer0 的中斷服務函數（ISR），相當于時鐘塔敲響“鐘聲”時中央政府的響應程序。它在 Timer0 計數器（TIM）歸零時觸發，負責翻轉 D2 信號燈狀態并清除中斷標志，確保下次“鐘聲”正常觸發。

詳細分析

1. 解除寫保護：

   EALLOW;
   • 解除寄存器寫保護，允許操作 PIE 寄存器。

2. 翻轉 D2 信號燈：

   LED2_TOGGLE;
   • 調用宏?LED2_TOGGLE，翻轉 D2 信號燈的電平（高變低，低變高）。
   • 實現效果：每次中斷觸發，D2 信號燈狀態切換，周期為 500ms（由?ConfigCpuTimer?設置），即每 500ms 點亮或熄滅。

3. 清除中斷標志：

   PieCtrlRegs.PIEACK.bit.ACK1 = 1;
   • 清除 PIE 第一組中斷的確認標志（ACK1），通知通信網絡（PIE）已處理本次中斷。
   • 若不清除，PIE 將阻止下一次 TINT0 中斷觸發，導致時鐘塔“鐘聲”失效。

4. 恢復寫保護：

   EDIS;
   • 恢復寄存器寫保護，確保系統安全。

TIM0_IRQn 是 Timer0 中斷的響應核心，簡潔高效地處理 D2 信號燈的閃爍任務，并通過清除標志位保證中斷系統的正常運行。其執行時間需盡量短，以避免影響其他任務。

---

綜合流程:

1. 初始化（TIM0_Init）：

   • 打開 Timer0 能源（PCLKCR3），設置中斷地址（TINT0 → TIM0_IRQn）。
   • 初始化寄存器（PRD=0xFFFFFFFF，TPR/TPRH=0，TSS=1，TRB=1）。
   • 調用?ConfigCpuTimer?設置 PRD=75000000（500ms），啟用中斷（TIE=1）。
   • 啟動 Timer0（TSS=0），啟用 PIE 中斷（INT1、INTx7）和全局中斷。

2. 運行：

   • Timer0 接收 SYSCLKOUT 脈沖（150 MHz），TIM 計數器從 75000000 減到 0。
   • 每 500ms（75000001 × 6.67 ns），TIM 歸零，觸發 TINT0 中斷。

3. 中斷處理（TIM0_IRQn）：

   • 翻轉 D2 信號燈狀態。
   • 清除 PIEACK 標志，準備下次中斷。