?版本：Vivado2020.2（Vitis）

任務：使用定時器 (私有定時器) 中斷 實現 LED（PS端） 定時1s亮滅翻轉

目錄

一、介紹

二、硬件設計

三、軟件設計

四、效果

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一、介紹

????????Zynq系列是Xilinx(現為AMD)推出的集成了ARM Cortex-A9雙核處理器和FPGA的可編程SoC器件。在Zynq中，定時器是重要的外設模塊，用于時間測量、延時控制和周期性中斷觸發等。

Zynq主要有以下幾種定時器：

1. 私有定時器(Private Timer)?- 每個ARM核都有一個私有定時器

2. 全局定時器(Global Timer)?- 雙核共享的64位定時器

3. 看門狗定時器(Watchdog Timer、WDT)?- 用于系統監控和復位

4. 三重定時器計數器(TTC)?- FPGA側提供的定時器

像 PS 端延時可以用定時器中斷方式進行操作，以讓cpu執行其他重要操作。

二、硬件設計

????????ZYNQ 的配置使用到了 MIO（LED燈）、UART（用于Debug）、DDR（存儲器），跟之前的工程案例相比沒有額外的特殊配置，下面這幅圖是CPU的工作頻率，保持默認666.666MHz，定時器驅動時鐘是其二分之一，也就是333.333MHz（后面會用到）

? ? ? ? 最后整體 bd 設計部分如圖所示：設計檢查、Generate Output Products、 Create HDL Wrapper、（管腳約束、Gnerate Bitstream、（無PL端設計這兩部忽略））、Export Hardware（不用包含比特流文件）、啟動Vitis

三、軟件設計

? ? ? ? 可以打開官方提供的私有定時器的示例工程，這里可以選定時器中斷的示例工程，方便在設計時進行對照參考。

#include "xparameters.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xgpiops.h"
#include "xscutimer.h"
#include "xscugic.h"
#include "xil_exception.h"
#include "sleep.h"//===========================自定義宏=========================//#define GPIO_DEVICE_ID  	XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID 		//宏定義GPIO器件ID
#define MIO_LED  	        7						 		//宏定義LED管腳（PS端LED，根據開發板設值，這里對應GPIO MIO 7）#define INTC_DEVICE_ID		XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID	//宏定義中斷控制器（GIC）ID
#define TIMER_DEVICE_ID		XPAR_XSCUTIMER_0_DEVICE_ID      //宏定義TIMER器件ID
#define TIMER_IRPT_INTR		XPAR_SCUTIMER_INTR				//宏定義TIMER中斷號（中斷ID）#define TIMER_LOAD_VALUE	0x13DE4354	//定時器計數值（定時器驅動時鐘333.333MHz為CPU時鐘（默認666.66MHz）一半，周期約3ns，定時1s計數333_333_333 -1 次）//===========================實例化===========================//XGpioPs Gpio;		//GPIO示例
XScuGic Intc;		//中斷控制器實例
XScuTimer Timer;	//定時器實例//=======================函數、變量聲明=======================//static void Gpio_Init();        					//GPIO初始化
static void Timer_Intr_Init();  					//定時器中斷初始化
static void LED_blink();        					//LED閃爍測試
static void Timer_IntrHandler(void *CallBackRef);	//定時器中斷處理函數
static void Setup_Intr_System(XScuGic *intr,  XScuTimer *timer, u16 timer_intr_id);	//建立中斷系統//===========================主函數===========================//int main()
{xil_printf("SCU Timer Interrupt Test! \r\n");Gpio_Init(); 		//GPIO初始化LED_blink(); 		//LED閃爍測試Timer_Intr_Init();  //定時器中斷初始化while(1)return 0;
}//=====================定時器中斷處理函數=====================//
// @param CallBackRef  用戶自定義回調參數（對應TIMER實例指針）void Timer_IntrHandler(void *CallBackRef)
{static int led_state = 0;//將回調參數轉為TIMER實例指針，用于操作硬件（例規范化設計）XScuTimer *TimerInstPtr = (XScuTimer *) CallBackRef;//打印Debug信息xil_printf("Interrupt Detected! \r\n");//清除定時器中斷標志位XScuTimer_ClearInterruptStatus(TimerInstPtr);//翻轉LED狀態值led_state = ~led_state;//寫數據到GPIO引腳（PS端LED）XGpioPs_WritePin(&Gpio, MIO_LED, led_state);}//=========================GPIO初始化========================//
void Gpio_Init()
{//定義器件ID（指針類型）XGpioPs_Config * ConfigPtr;//根據器件ID，查找器件配置信息ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);//初始化GPIO的驅動XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddr);//GPIO方向設置（0輸入/1輸出）XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, MIO_LED,  1);//設置輸出使能（1使能）XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, MIO_LED, 1);
}//======================定時器中斷初始化======================//
void Timer_Intr_Init()
{//定義器件ID（指針類型）XScuTimer_Config *ConfigPtr;//根據器件ID，查找器件配置信息ConfigPtr = XScuTimer_LookupConfig(TIMER_DEVICE_ID);//初始化定時器的驅動XScuTimer_CfgInitialize(&Timer, ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddr);//（可選）定時器自檢int Status = XScuTimer_SelfTest(&Timer);if (Status != XST_SUCCESS) { xil_printf("Timer Self Test Error! \r\n"); }//建立中斷系統（調用函數）Setup_Intr_System(&Intc,  &Timer, TIMER_IRPT_INTR);//加載計數值（計數上限）XScuTimer_LoadTimer(&Timer, TIMER_LOAD_VALUE);//使能自動加載模式（計完自動加載計數值，不啟用計完一次結束）XScuTimer_EnableAutoReload(&Timer);//啟動定時器XScuTimer_Start(&Timer);
}//=======================建立中斷系統=======================//
/* 建立中斷系統，UART接收到數據時產生中斷* @param intr			是指向 XScuGic驅動實例的指針* @param timer 		是指向 XScuTimer驅動實例的指針* @param timer_intr_id	是TIMER中斷ID*/
void Setup_Intr_System(XScuGic *intr,  XScuTimer *timer, u16 timer_intr_id)
{//定義中斷控制器配置信息（指針）XScuGic_Config * IntcConfig;//根據中斷控制器ID，查找GIC配置信息IntcConfig = XScuGic_LookupConfig(INTC_DEVICE_ID);//初始化中斷控制器驅動XScuGic_CfgInitialize(intr, IntcConfig, IntcConfig->CpuBaseAddress);//設置中斷異常處理功能Xil_ExceptionInit();Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT,(Xil_ExceptionHandler) XScuGic_InterruptHandler,(void *) intr);//使能處理器中斷Xil_ExceptionEnable();//關聯中斷處理函數XScuGic_Connect(intr, timer_intr_id,(Xil_ExceptionHandler) Timer_IntrHandler,(void *) timer);//使能GIC中的定時器中斷XScuGic_Enable(intr, timer_intr_id);//使能定時器中斷XScuTimer_EnableInterrupt(timer);
}//========================LED閃爍測試========================//
void LED_blink()
{for(int i=0; i<3; i++)//閃爍3次{//向GPIO寫1 、延時200ms、寫0、延時XGpioPs_WritePin(&Gpio, MIO_LED, 1);  usleep(200000);XGpioPs_WritePin(&Gpio, MIO_LED, 0);  usleep(200000);}
}

四、效果

? ? ? ? 上板后會先打印測試信息，然后LED燈快速閃爍3次（說明MIO配置無誤），此后每秒定時器會產生中斷，并將LED的狀態翻轉，效果為每兩秒閃爍一次