《ATK-DFPGL22G之FPGA开发指南_V1.0》第二十章
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第二十章 通用定时器脉冲计数实验
本章将介绍使用APM32E103通用定时器对输入脉冲的个数进行计数。通过本章的学习，读者将学习到通用定时器从模式的使用。
本章分为如下几个小节：
20.1 硬件设计
20.2 程序设计
20.3 下载验证
20.1 硬件设计
20.1.1 例程功能
1. 捕获KEY_UP按键按下产生的脉冲次数，并通过串口输出
2. 按下KEY0按键可以清零统计值
3. LED0闪烁，指示程序正在运行
20.1.2 硬件资源
1. LED
LED0 - PB5
2. 按键
KEY0 - PE4
KEY_UP - PA0
3. 定时器2
通道1 - PA0
4. USART1（PA9、PA10连接至板载USB转串口芯片上）
20.1.3 原理图
本章实验使用的定时器2为APM32E103的片上资源，因此没有对应的连接原理图。
20.2 程序设计
20.2.1 Geehy标准库的TMR驱动
本章实验将使用KEY_UP按键按下时产生的上升沿作为TMR2计数的触发源，因此除了像第十七章实验配置定时器的基本参数外，该需要配置通用定时器为外部时钟模式1及其相关配置，具体的步骤如下：
①：配置TMR2的自动重装载值和预分频器数值等参数
②：配置TMR2为外部时钟触发
③：使能TMR2的更新中断
④：使能TMR2中断，并配置其相关的中断优先级
⑤：使能TMR2
在Geehy标准库中对应的驱动函数如下：
①：配置TMR
请见第16.2.1小节中配置TMR的相关内容。
②：配置TMR为外部时钟触发
该函数用于配置TMR为外部时钟触发，其函数原型如下所示：
void TMR_ConfigTrigExternalClock( TMR_T* tmr,
TMR_TRIGGER_SOURCE_T triggerSource,
TMR_IC_POLARITY_T ICpolarity,
uint16_t ICfilter)
该函数的形参描述，如下表所示：
表20.2.1.1 函数TMR_ConfigTrigExternalClock()形参描述
该函数的返回值描述，如下表所示：
表20.2.1.2 函数TMR_ConfigTrigExternalClock()返回值描述
该函数的使用示例，如下所示：
#include "apm32e10x.h"
#include "apm32e10x_tmr.h"
void example_fun(void)
{
/* 配置TMR2的触发源为其通道1输入信号的上升沿 */
TMR_ConfigTrigExternalClock(TMR2,
TMR_TRIGGER_SOURCE_TI1FP1,
TMR_IC_POLARITY_RISING,
0);
}
③：使能TMR指定中断
请见第16.2.1小节中使能TMR指定中断的相关内容。
④：配置TMR中断
请见第12.2.3小节中配置中断的相关内容。
⑤：使能TMR
请见第16.2.1小节中使能TMR的相关内容。
20.2.2 通用定时器驱动
本章实验的通用定时器驱动主要负责向应用层提供通用定时器的初始化、获取和清零计数值等函数，并实现通用定时器的中断回调函数。本章实验中，通用定时器驱动的驱动代码包括gtmr.c和gtmr.h两个文件。
通用定时器驱动中，对TMR、GPIO的相关宏定义，如下所示：
/* 通用定时器输入脉冲引脚定义 */
#define GTMR_TMRX_CNT_CHY_GPIO_PORT GPIOA
#define GTMR_TMRX_CNT_CHY_GPIO_PIN GPIO_PIN_0
#define GTMR_TMRX_CNT_CHY_GPIO_CLK_ENABLE() do{ RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOA); }while(0)
/* 通用定时器定义 */
#define GTMR_TMRX_CNT TMR2
#define GTMR_TMRX_CNT_IRQn TMR2_IRQn
#define GTMR_TMRX_CNT_IRQHandler TMR2_IRQHandler
#define GTMR_TMRX_CNT_CHY TMR_CHANNEL_1
#define GTMR_TMRX_CNT_CHY_CLK_ENABLE() do{ RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_TMR2); }while(0)
通用定时器驱动中TMR2的初始化函数，如下所示：
/**
* @brief 初始化通用定时器计数
* @note
* 通用定时器的时钟来自APB1,当PPRE1 ≥ 2分频的时候
* 通用定时器的时钟为APB1时钟的2倍, 而APB1为60M,所以定时器时钟 = 120Mhz
* 定时器溢出时间计算方法: Tout = ((arr + 1) * (psc + 1)) / Ft us.
* Ft=定时器工作频率,单位:Mhz
*
* @param arr: 自动重装值。
* @param psc: 时钟预分频数。
* @retval 无
*/
void gtmr_tmrx_cnt_chy_init(uint16_t arr, uint16_t psc)
{
GPIO_Config_T gpio_init_struct;
TMR_BaseConfig_T tmr_init_struct;
/* 使能时钟 */
GTMR_TMRX_CNT_CHY_CLK_ENABLE(); /* 使能通用定时器时钟 */
GTMR_TMRX_CNT_CHY_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 开启GPIOA时钟 */
/* 配置脉冲引脚 */
gpio_init_struct.pin = GTMR_TMRX_CNT_CHY_GPIO_PIN; /* 初始化IO口 */
gpio_init_struct.mode = GPIO_MODE_IN_FLOATING; /* 浮空输入 */
GPIO_Config(GTMR_TMRX_CNT_CHY_GPIO_PORT,
&gpio_init_struct); /* 初始化KEY_UP引脚 */
/* 配置通用定时器 */
tmr_init_struct.countMode = TMR_COUNTER_MODE_UP; /* 递增计数模式 */
tmr_init_struct.period = arr; /* 自动装载值 */
tmr_init_struct.division = psc; /* 设置预分频器 */
TMR_ConfigTimeBase(GTMR_TMRX_CNT, &tmr_init_struct);/* 初始化通用定时器 */
/* 配置通用定时器模式 */
TMR_ConfigTrigExternalClock(GTMR_TMRX_CNT, /* 上升沿选择，不滤波 */
TMR_TRIGGER_SOURCE_TI1FP1,
TMR_IC_POLARITY_RISING,
0);
TMR_SelectSlaveMode(GTMR_TMRX_CNT,
TMR_SLAVE_MODE_EXTERNAL1); /* 外部触发模式1 */
/* 使能通用定时器主从模式 */
TMR_EnableMasterSlaveMode(GTMR_TMRX_CNT);
/* 配置通用定时器及其相关中断 */
NVIC_EnableIRQRequest(GTMR_TMRX_CNT_IRQn, 1, 0); /* 开启通用定时器中断*/
TMR_EnableInterrupt(GTMR_TMRX_CNT, TMR_INT_UPDATE); /* 使能更新中断 */
TMR_Enable(GTMR_TMRX_CNT); /* 使能通用定时器 */
/* 开始捕获通用定时器的通道*/
TMR_EnableCCxChannel(GTMR_TMRX_CNT, TMR_CHANNEL_1);
}
从TMR2的初始化代码中可以看到，不仅配置了TMR2的自动重装载值和预分频器数值等基本参数，还调用函数TMR_ConfigTrigExternalClock()配置使用TMR2通道1输入信号的上升沿作为TMR2的外部时钟来触发计数，并开启了TMR2的更新中断，来处理计数溢出的情况，由于需要使用GPIO引脚来获取外部的输入信号，因此对应的GPIO引脚也配置了复用功能。
通用定时器驱动中，获取和清零计数值的函数，如下所示：
/**
* @brief 通用定时器通道Y获取当前计数值
* @param 无
* @retval 当前计数值
*/
uint32_t gtmr_tmrx_cnt_chy_get_count(void)
{
uint32_t count = 0;
count = g_tmrx_chy_cnt_ofcnt * 65536; /* 计算溢出次数对应的计数值 */
count += TMR_ReadCounter(GTMR_TMRX_CNT);/* 加上当前CNT的值 */
return count;
}
/**
* @brief 通用定时器通道Y重启计数器
* @param 无
* @retval 当前计数值
*/
void gtmr_tmrx_cnt_chy_restart(void)
{
TMR_Disable(GTMR_TMRX_CNT); /* 关闭通用定时器 */
g_tmrx_chy_cnt_ofcnt = 0; /* 累加器清零 */
TMR_ConfigCounter(GTMR_TMRX_CNT, 0); /* 计数器清零 */
TMR_Enable(GTMR_TMRX_CNT); /* 使能通用定时器 */
}
从上面的代码中可以看到，获取计数值时，就是对定时器当前的计数值和溢出次数进行计算得出的，清零计数值就是清零计数值和溢出次数。定时器的溢出次数是在TMR2的更新中断中累加的。
通用定时器驱动中，TMR2的中断回调函数，如下所示：
/**
* @brief 通用定时器脉冲计数更新中断服务函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void GTMR_TMRX_CNT_IRQHandler(void)
{
/* 检查通用定时器更新中断是否发生 */
if (TMR_ReadIntFlag( GTMR_TMRX_CNT,
TMR_INT_UPDATE) != RESET)
{
TMR_ClearIntFlag(GTMR_TMRX_CNT, /* 清除中断标志位 */
TMR_INT_UPDATE);
g_tmrx_chy_cnt_ofcnt++; /* 累计溢出次数 */
}
}
20.2.3 实验应用代码
本实验的应用代码，如下所示：
int main(void)
{
uint8_t t = 0;
uint8_t key = 0;
uint32_t curcnt = 0;
uint32_t oldcnt = 0;
NVIC_ConfigPriorityGroup(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);/* 设置中断优先级分组为组4 */
sys_apm32_clock_init(15); /* 配置系统时钟 */
delay_init(120); /* 初始化延时功能 */
usart_init(115200); /* 初始化串口 */
led_init(); /* 初始化LED */
key_init(); /* 初始化按键 */
gtmr_tmrx_cnt_chy_init(65535, 0); /* 初始化通用定时器计数 */
gtmr_tmrx_cnt_chy_restart(); /* 重启计数 */
while (1)
{
key = key_scan(0); /* 扫描按键 */
if (key == KEY0_PRES) /* KEY0按键按下,重启计数 */
{
gtmr_tmrx_cnt_chy_restart(); /* 重新启动计数 */
}
curcnt = gtmr_tmrx_cnt_chy_get_count(); /* 获取计数值 */
if (oldcnt != curcnt)
{
oldcnt = curcnt;
printf("CNT:%d\r\n", oldcnt); /* 打印脉冲个数 */
}
t++;
if (t > 20) /* 200ms进入一次 */
{
t = 0;
LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁 ,提示程序运行 */
}
delay_ms(10);
}
}
从上面的代码中可以看到，TMR2的预分频系数被配置为0，因此每个脉冲都会触发TMR2的计数值加1。完成相关初始化后，便不断地扫描按键和获取TMR2的计数值，若KEY0按键被按下，则会清零TMR2的计数值；若KEY_UP按键被按下，则会触发TMR2的计数值加1，同时会将新的计数值通过串口输出至串口调试助手。
20.3 下载验证
在完成编译和烧录后，连续按下KEY_UP按键，模拟产生多个脉冲，可以通过串口调试助手观察到KEY_UP按键被按下的次数，同时按下KEY0按键，可清零统计值。
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