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第18章 GPT
本章目標(biāo)
- 了解RA6M5處理器的GPT外設(shè)；
- 學(xué)會(huì)使用RASC配置GPT實(shí)現(xiàn)基本定時(shí)和PWM輸出；
18.1 GPT簡(jiǎn)介
通用PWM定時(shí)器（GPT，Genera- PWM Timer）是RA MCU的一種32/16位的定時(shí)器外設(shè)。在GPT當(dāng)中，可分為GPT32和GPT16，它們最主要的區(qū)別是計(jì)數(shù)器的位數(shù)不同。GPT32是32位的定時(shí)器，能計(jì)數(shù)的范圍為：0~0xFFFF_FFFF； 而GPT16是16位的定時(shí)器，能計(jì)數(shù)的范圍為：0~0xFFFF。
GPT模塊可用于計(jì)數(shù)事件、測(cè)量外部輸入信號(hào)、作為通用計(jì)時(shí)器并產(chǎn)生周期性中斷、以及輸出周期性PWM信號(hào)到GTIO引腳。GPT也可用于輸出單個(gè)脈沖，但是注意這是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，GPT硬件本身不支持輸出單個(gè)脈沖（One-Shot）功能。當(dāng)使用單個(gè)脈沖（One-Shot）模式時(shí)，必須要開(kāi)啟中斷，在脈沖周期結(jié)束后在ISR中斷服務(wù)函數(shù)中停止計(jì)時(shí)器。
RA MCU的GPT包括但不限于如下這些特征：
- 32位GPT有4個(gè)輸入/輸出通道；16位GPT有6個(gè)輸入輸出通道；
- 每個(gè)GPT的計(jì)數(shù)器支持向上計(jì)數(shù)、向下計(jì)數(shù)或者向上向下同時(shí)計(jì)數(shù)；
- 每個(gè)通道的時(shí)鐘源都可以單獨(dú)配置選擇；
- 每個(gè)通道有2個(gè)引腳可用來(lái)輸入輸出；
- 每個(gè)通道有2個(gè)輸出比較寄存器或者輸入捕獲寄存器；
- 每個(gè)通道的輸出比較寄存器或輸入捕獲寄存器都有4個(gè)緩存寄存器；
- 在PWM模式下支持設(shè)置死區(qū)時(shí)間；
- 計(jì)數(shù)器的開(kāi)始、停止、清除等動(dòng)作可以由最多8個(gè)ELC事件響應(yīng)，也可以由最多4個(gè)外部觸發(fā)器相應(yīng)；
- 支持生成控制無(wú)刷直流電機(jī)的PWM波；
RA MCU的GPT支持下表的這些功能：·
RA MCU的GPT引腳及其功能用途如下表：
最后來(lái)看下GPT的系統(tǒng)框圖：
![](
http://photos.100ask.net/renesas-docs/DShanMCU_RA6M5/object_oriented_module_programming_method_in_ARM_embedded_system/chapter-18/image4.png" alt="image4)
- 計(jì)數(shù)器
GTCNT是GPT定時(shí)器模塊內(nèi)部的計(jì)數(shù)器，實(shí)際上，計(jì)數(shù)器是實(shí)現(xiàn)定時(shí)器外設(shè)的各種功能的基礎(chǔ)。 因此，了解計(jì)數(shù)器的規(guī)格和功能非常重要。
對(duì)于RA6M5，共有10個(gè)GPT定時(shí)器（GPT09），而GPT又分為GPT32和GPT16。GPT32有4個(gè)（GPT03），計(jì)數(shù)器為32bit，在上圖中用GPT320GPT323來(lái)表示；而GPT16有6個(gè)（GPT49），計(jì)數(shù)器為16bit，在上圖中用GPT164~GPT169來(lái)表示。
GPT的計(jì)數(shù)器支持遞增計(jì)數(shù)，遞減計(jì)數(shù)和遞增/遞減計(jì)數(shù)（即遞增與遞減計(jì)數(shù)輪流進(jìn)行）。
- 時(shí)鐘源
GPT定時(shí)器的時(shí)鐘輸入可以選擇內(nèi)部的PCLKD分頻后輸入，或者選擇通過(guò)GTETRGn引腳輸入外部時(shí)鐘。這兩類(lèi)中只能選擇一個(gè)，若選擇外部時(shí)鐘輸入則定時(shí)器不能對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘輸入進(jìn)行計(jì)數(shù)。
- PCLKD / n（n = 1/2/4/8/16/32/64/256/1024）
- GTETRGA,GTETRGB,GTETRGC,GTETRGD（通過(guò)POEG）
注：PCLKD / 1表示的是不分頻。
- 周期設(shè)置
GTPR周期設(shè)置寄存器，是一個(gè)可讀寫(xiě)的寄存器，用戶(hù)可通過(guò)該寄存器設(shè)置計(jì)數(shù)器GTCNT的最大計(jì)數(shù)值，計(jì)數(shù)超過(guò)該值就會(huì)溢出，因此該值決定了計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)周期。GTPR的有效位與GTCNT（16位或32位）相同。如果GTPR的有效大小為16位，則用戶(hù)讀取其高16位始終為0，并且對(duì)其高16位的寫(xiě)入作會(huì)被忽略。
GTPBR 周期設(shè)置緩沖寄存器，同樣也是一個(gè)可讀寫(xiě)的寄存器，用作GTPR的緩沖寄存器，GPT計(jì)數(shù)器每計(jì)數(shù)溢出一次，就會(huì)將GTPBR的值寫(xiě)入GTPR。GTPBR的有效大小也與GTCNT（16位或32位）相同。如果GTPBR的有效大小為16位，則用戶(hù)讀取其高16位始終為0，并且對(duì)其高16位的寫(xiě)入作會(huì)被忽略。
- 控制寄存器
本書(shū)是面向?qū)ο蟮木幊趟枷?，不?huì)基于寄存器直面底層硬件編程，且GPT的控制寄存器很多，本書(shū)不對(duì)GPT的寄存器做一一講解。
- 比較輸出和輸入捕獲控制寄存器
這部分包含一個(gè)比較器和6個(gè)GTCCRx寄存器（x = A,B,C,D,E,F）。這6個(gè)GTCCRx寄存器的功能并不完全相同：
- GTCCRA和GTCCRB是用于輸出比較和輸入捕捉的寄存器。
- GTCCRC和GTCCRE可用作比較匹配寄存器，也可以分別作為GTCCRA和GTCCRB的緩沖寄存器（構(gòu)成GTCCRA和GTCCRB的單緩沖寄存器）。
- GTCCRD和GTCCRF可用作比較匹配寄存器，也可以分別作為GTCCRC和GTCCRE的緩沖寄存器（構(gòu)成GTCCRA和GTCCRB的雙緩沖寄存器：即GTCCRC和GTCCRD作為GTCCRA的雙緩沖，GTCCRE和 GTCCRF作為GTCCRB的雙緩沖）。
比如，在普通的PWM輸出模式下，比較器將計(jì)數(shù)器GTCNT與GTCCRA和GTCCRB進(jìn)行比較，若匹配（比較結(jié)果相等），則根據(jù)GTIOR（Genera- PWM Timer I/O Contro- Register）寄存器的GTIOA[4:0]和GTIOB[4:0]的配置來(lái)切換GTIOCA和GTIOCB的輸出電平?？梢詫TIOCA和GTIOCB切換為低電平、高電平、或者反轉(zhuǎn)電平。
- 中斷源
圖中顯示的是GPT0的中斷請(qǐng)求信號(hào)，中斷請(qǐng)求信號(hào)用于產(chǎn)生中斷、或者通過(guò)ELC鏈接到其他模塊。
GPT提供以下中斷源：
- GTCCR輸入捕捉/比較匹配
- GTCNT計(jì)數(shù)器上溢（超出GTPR設(shè)置的值）/下溢
- 周期計(jì)數(shù)功能完成
每個(gè)中斷源都有自己的狀態(tài)標(biāo)志。當(dāng)一個(gè)中斷源信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，相關(guān)的狀態(tài)標(biāo)志會(huì)被硬件自動(dòng)設(shè)置為1。狀態(tài)標(biāo)志可以通過(guò)寫(xiě)入0來(lái)清除。需要注意的是，如果標(biāo)志設(shè)置和標(biāo)志清除同時(shí)發(fā)生，標(biāo)志清除優(yōu)先于標(biāo)志設(shè)置。
- GPT輸入引腳
GTIOCnA和GTIOCnB是GPT的IO輸入輸出引腳，用于信號(hào)輸出和輸入捕獲。它們還配備了噪聲濾波器（Noise Filter），噪聲濾波器以采樣時(shí)鐘對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，并去除長(zhǎng)度小于3個(gè)采樣周期的脈沖。用戶(hù)可設(shè)置是否啟用噪聲濾波器。
- ELC輸入事件
GPT可以執(zhí)行以下操作以響應(yīng)最多8個(gè)來(lái)自ELC的事件信號(hào)輸入：
- 開(kāi)始計(jì)數(shù)，停止計(jì)數(shù)，清除計(jì)數(shù)
- 遞增計(jì)數(shù)，遞減計(jì)數(shù)
- 進(jìn)行一次輸入捕獲
- 輸出相位切換控制
輸出相位切換（GPT_OPS）功能通過(guò)輸出相位切換控制寄存器（OPSCR）進(jìn)行控制，用于實(shí)現(xiàn)輕松控制無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)行的功能。
需要注意的是：GPT_OPS功能在RA6M5中只有一個(gè)，并不是每個(gè)GPT定時(shí)器都對(duì)應(yīng)有一個(gè)，也就是說(shuō)通過(guò)該功能只能輕松控制一個(gè)直流無(wú)刷電機(jī)。
18.2 GPT模塊的使用
在RASC中使用GPT模塊根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景分為兩類(lèi)：基本定時(shí)、有輸入/輸出需求。如果僅僅用作基本定時(shí)，那么只需要在RASC的“Stacks”中添加GPT模塊即可；如果有輸入輸出需求的，例如輸出PWM到某個(gè)引腳或者對(duì)某個(gè)波形進(jìn)行捕獲比較，那就需要去FSP的“Pins”中配置該引腳，然后再去“Stacks”中添加配置GPT模塊。
18.2.1 配置GPT模塊
如果需要輸出波形到某個(gè)引腳或者捕獲比較某個(gè)引腳，建議先去RASC的“Pins”配置引腳。
- 配置GPT引腳
在“Pins”中的“Peripherals”中找到“Timers:GPT”,根據(jù)硬件設(shè)計(jì)選擇GPT通道和引腳，比如要使用PWM實(shí)現(xiàn)一個(gè)呼吸燈，LED的原理圖如下圖所示：
使用到的引腳是P400，此引腳支持的GPT復(fù)用通道在RA6M5數(shù)據(jù)手冊(cè)中查看：
可以看到P400支持的GPT復(fù)用通道是GTIOC6A，也就是GPT通道6的A組引腳，那么就可以配置Pins了，如下圖所示：
- 添加GPT Stack
在FSP的“Stacks”中點(diǎn)擊“New Stack”找到“Timers”，選擇其中的“Timer,General PWM(r_gpt)”添加GPT模塊，如下圖所示：
接著根據(jù)使用場(chǎng)景配置GPT的Stack模塊。GPT的Stack有3個(gè)大類(lèi)需要配置：
-
Common：通用配置，適配該外設(shè)所有的stack模塊。對(duì)于GPT而言，通用配置需要設(shè)置的參數(shù)是：
- Parameter Checking：參數(shù)校驗(yàn)，在FSP庫(kù)函數(shù)中判斷參數(shù)是否合法，使用斷言方式判斷，默認(rèn)不使能。
- Pin Output Support：GPT輸出引腳是否使能，支持兩種模式：使能和根據(jù)模塊外部特征配置使能。默認(rèn)使用“根據(jù)模塊外部特征配置使能”，目的是不同的模塊使用不同的配置實(shí)現(xiàn)定制化。
- Write Protect Enable：寫(xiě)保護(hù)，默認(rèn)不使能。
- Clock Source：時(shí)鐘源，GPT默認(rèn)選擇PCLKD。
-
Module g_timer Timer,General PWM(r_gpt)：模塊定制化配置，是本節(jié)配置的重點(diǎn)。
-
Pins：引腳選擇，如果有輸入輸出需求，會(huì)自動(dòng)連接到前文配置的引腳。如果是多通道，需要選擇配置。
- 配置GPT Module
GPT的通道定制化Module配置有以下5類(lèi)參數(shù)需要配置：
- General：常規(guī)配置
- OutPut：輸出配置
此項(xiàng)是配置GPT輸出功能的參數(shù)，例如占空比、引腳初始狀態(tài)、空閑狀態(tài)等，參數(shù)比較多，不一一列舉，主要內(nèi)容如下圖所示：
后文會(huì)配置此處的參數(shù)生成PWM來(lái)實(shí)現(xiàn)呼吸燈效果，那時(shí)會(huì)詳細(xì)介紹這些參數(shù)。
- Input：輸入配置
此項(xiàng)是配置GPT的輸入捕獲功能，需要配置觸發(fā)捕獲向上計(jì)數(shù)的源、觸發(fā)向下計(jì)數(shù)的源、開(kāi)始捕獲觸發(fā)源、停止捕獲觸發(fā)源等，詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)下圖：
這些觸發(fā)源都需要根據(jù)硬件設(shè)計(jì)選擇。
- Interrupts：中斷配置
此項(xiàng)配置GPT的中斷回調(diào)函數(shù)和中斷優(yōu)先級(jí)，比如溢出中斷優(yōu)先級(jí)、輸入捕獲優(yōu)先級(jí)等，如下圖所示：
- Extra Features：外部特征配置
GPT的外部特征配置是指配置GPT輸出引腳的使能、GPT計(jì)數(shù)的觸發(fā)源、死區(qū)時(shí)間的設(shè)置等，如下圖所示：
當(dāng)GPT的使用更加精細(xì)，比如會(huì)和ADC搭配使用，需要生成復(fù)雜的PWM、三角PWM時(shí)，就需要對(duì)外部特征進(jìn)行更加精細(xì)的，定制化的配置。
18.2.2 配置信息解讀
使用RASC將GPT的stack模塊配置好之后點(diǎn)擊“Generate Project Content”生成工程，會(huì)在工程的pin_data.c中生成模塊的引腳信息，在hal_data.c中生成模塊的配置信息。
- GPT的引腳信息
假設(shè)需要使用GPT往P400引腳輸出PWM控制LED，使用RASC配置GPT的通道且指定引腳后，生成的工程中的pin_data.c中的g_bsp_pin_cfg_data[]數(shù)組就會(huì)添加該引腳的配置信息，代碼如下：
const ioport_pin_cfg_t g_bsp_pin_cfg_data[] = {
......（省略?xún)?nèi)容）
{.pin = BSP_IO_PORT_04_PIN_00,
.pin_cfg = ((uint32_t) IOPORT_CFG_PERIPHERAL_PIN
| (uint32_t) IOPORT_PERIPHERAL_GPT1)
},
};
- GPT的模塊配置信息
GPT模塊的配置信息在hal_data.c中以timer_cfg_t類(lèi)型的結(jié)構(gòu)體變量表示，代碼如下：
const timer_cfg_t g_timer6_cfg =
{
.mode = TIMER_MODE_PERIODIC,
/* Actual period: 0.001 seconds. Actual duty: 50%. */
.period_counts = (uint32_t) 0x186a0,
.duty_cycle_counts = 0xc350,
.source_div = (timer_source_div_t)0,
.channel = 6,
.p_callback = gpt_timer6_callback,
/** If NULL then do not add & */
#if defined(NULL)
.p_context = NULL,
#else
.p_context = &NULL,
#endif
.p_extend = &g_timer6_extend,
.cycle_end_ipl = (10),
#if defined(VECTOR_NUMBER_GPT2_COUNTER_OVERFLOW)
.cycle_end_irq = VECTOR_NUMBER_GPT2_COUNTER_OVERFLOW,
#else
.cycle_end_irq = FSP_INVALID_VECTOR,
#endif
};
- 第03行：mode表示GPT的類(lèi)型，此處是周期型；
- 第05~06行：表示輸出PWM的周期和占空比；
- 第08行：表示使用的GPT的通道；
- 第09行：表示GPT的中斷回調(diào)函數(shù)；
在程序中使用GPT的open函數(shù)打開(kāi)GPT設(shè)備的時(shí)，就會(huì)使用這些配置信息初始化GPT。
18.2.3 中斷回調(diào)函數(shù)
使用RASC配置生成工程后，配置的中斷回調(diào)函數(shù)會(huì)在hal_data.h中聲明，代碼如下：
#ifndef gpt_timer6_callback
void gpt_timer6_callback(timer_callback_args_t * p_args);
#endif
用戶(hù)需要在自己的程序中實(shí)現(xiàn)這個(gè)中斷回調(diào)函數(shù)，例如：
void gpt_timer6_callback(timer_callback_args_t *p_args)
{
/* TODO: add your own code here */
}
用戶(hù)可以根據(jù)中斷回調(diào)函數(shù)的參數(shù)timer_callback_args_t的成員進(jìn)行定制處理，這個(gè)結(jié)構(gòu)體的原型長(zhǎng)這樣：
typedef struct st_timer_callback_args
{
/** Placeholder for user data. Set in @ref timer_api_t::open function in @ref timer_cfg_t. */
void const * p_context;
timer_event_t event; ///< The event can be used to identify what caused the callback.
/** Most recent capture, only valid if event is TIMER_EVENT_CAPTURE_A or TIMER_EVENT_CAPTURE_B. */
uint32_t capture;
} timer_callback_args_t;
最常用的就是其中的定時(shí)器事件成員timer_event_t，它支持的事件如下：
/** Events that can trigger a callback function */
typedef enum e_timer_event
{
TIMER_EVENT_CYCLE_END, ///< Requested timer delay has expired or timer has wrapped around
TIMER_EVENT_CREST = TIMER_EVENT_CYCLE_END, ///< Timer crest event (counter is at a maximum, triangle-wave PWM only)
TIMER_EVENT_CAPTURE_A, ///< A capture has occurred on signal A
TIMER_EVENT_CAPTURE_B, ///< A capture has occurred on signal B
TIMER_EVENT_TROUGH, ///< Timer trough event (counter is 0, triangle-wave PWM only
} timer_event_t;
比如用戶(hù)可以判斷事件是否為T(mén)IMER_EVENT_CYCLE_END，它表示計(jì)數(shù)到指定周期了才進(jìn)入的中斷：
if(p_args->event == TIMER_EVENT_CYCLE_END)
{
}
18.2.4 API接口及其用法
GPT模塊供用戶(hù)使用的API在r_timer_api.h中定義：
typedef struct st_timer_api
{
fsp_err_t (* open)(timer_ctrl_t * const p_ctrl,
timer_cfg_t const * const p_cfg);
fsp_err_t (* start)(timer_ctrl_t * const p_ctrl);
fsp_err_t (* stop)(timer_ctrl_t * const p_ctrl);
fsp_err_t (* reset)(timer_ctrl_t * const p_ctrl);
fsp_err_t (* enable)(timer_ctrl_t * const p_ctrl);
fsp_err_t (* disable)(timer_ctrl_t * const p_ctrl);
fsp_err_t (* periodSet)(timer_ctrl_t * const p_ctrl,
uint32_t const period);
fsp_err_t (* dutyCycleSet)(timer_ctrl_t * const p_ctrl,
uint32_t const duty_cycle_counts,
uint32_t const pin);
fsp_err_t (* infoGet)(timer_ctrl_t * const p_ctrl,
timer_info_t * const p_info);
fsp_err_t (* statusGet)(timer_ctrl_t * const p_ctrl,
timer_status_t * const p_status);
fsp_err_t (* callbackSet)(timer_ctrl_t * const p_api_ctrl,
void (* p_callback)(timer_callback_args_t *),
void const * const p_context,
timer_callback_args_t * const p_callback_memory);
fsp_err_t (* close)(timer_ctrl_t * const p_ctrl);
} timer_api_t;
接下來(lái)看下這些API的用法。
- 打開(kāi)GPT設(shè)備
fsp_err_t (* open)(timer_ctrl_t * const p_ctrl,
timer_cfg_t const * const p_cfg);
- p_ctrl：timer_ctrl_t結(jié)構(gòu)體指針參數(shù)，本質(zhì)是一個(gè)void類(lèi)型的參數(shù)，指向st_gpt_instance_ctrl類(lèi)型變量；
- p_cfg：timer_cfg_t結(jié)構(gòu)體指針參數(shù)，在程序中會(huì)指向在hal_data.c中定義的g_timer6_cfg靜態(tài)全局變量；
用戶(hù)在程序中可以參考如下代碼使用此函數(shù)：
fsp_err_t err = g_timer6.p_api->open(g_timer0.p_ctrl, g_timer6.p_cfg);
if(FSP_SUCCESS != err)
printf("Function:%s\tLine:%d\r\n", __FUNCTION__, __LINE__);
- 開(kāi)啟/停止GPT計(jì)數(shù)
- GPT開(kāi)始計(jì)數(shù)
fsp_err_t (* start)(timer_ctrl_t * const p_ctrl);
- GPT停止計(jì)數(shù)
fsp_err_t (* stop)(timer_ctrl_t * const p_ctrl);
必須要在GPT打開(kāi)狀態(tài)下使用這兩個(gè)函數(shù)，用戶(hù)可以參考如下代碼在自己的程序中使用這兩個(gè)函數(shù)：
err = g_timer6.p_api->start(g_timer6.p_ctrl);
if(FSP_SUCCESS != err)
printf("Function:%s\tLine:%d\r\n", __FUNCTION__, __LINE__);
err = g_timer6.p_api->stop(g_timer6.p_ctrl);
if(FSP_SUCCESS != err)
printf("Function:%s\tLine:%d\r\n", __FUNCTION__, __LINE__);
- 重置GPT計(jì)數(shù)值
fsp_err_t (* reset)(timer_ctrl_t * const p_ctrl);
如果GPT是向上計(jì)數(shù)，使用此函數(shù)會(huì)將計(jì)數(shù)器的值重置為0；如果是向下計(jì)數(shù)，使用此函數(shù)會(huì)將計(jì)數(shù)器的值重置為設(shè)定的周期值。
- 使能/失能GPT的輸入捕獲
- 使能GPT輸入捕獲
fsp_err_t (* enable)(timer_ctrl_t * const p_ctrl);
- 失能GPT輸入捕獲
fsp_err_t (* disable)(timer_ctrl_t * const p_ctrl);
如果用戶(hù)使用了GPT的輸入捕獲功能的話(huà)，在需要對(duì)引腳的信號(hào)進(jìn)行捕獲時(shí)需要使能捕獲功能；如果想要停止捕獲則調(diào)用disable。
- 設(shè)置GPT的計(jì)數(shù)周期值
fsp_err_t (* periodSet)(timer_ctrl_t * const p_ctrl,
uint32_t const period);
如果要改變定時(shí)器的計(jì)數(shù)周期，可以調(diào)用此函數(shù)，在下一次重新計(jì)數(shù)開(kāi)始生效。
- 設(shè)置GPT輸出PWM的占空比
fsp_err_t (* dutyCycleSet)(timer_ctrl_t * const p_ctrl,
uint32_t const duty_cycle_counts,
uint32_t const pin);
在PWM驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，可以使用此函數(shù)來(lái)修改占空比。用戶(hù)可以參考如下代碼來(lái)使用這個(gè)函數(shù)：
fsp_err_t err = g_timer6.p_api->dutyCycleSet(g_timer6.p_ctrl, gPulse, GPT_IO_PIN_GTIOCA);
if(FSP_SUCCESS != err)
printf("Function:%s\tLine:%d\r\n", __FUNCTION__, __LINE__);
此函數(shù)最后一個(gè)參數(shù)是指GPT的輸出通道，而不是指IO引腳。
- 關(guān)閉GPT設(shè)備
fsp_err_t (* close)(timer_ctrl_t * const p_ctrl);
18.3 GPT的基本定時(shí)功能
本節(jié)實(shí)驗(yàn)會(huì)使用到串口打印以及滴答定時(shí)器，請(qǐng)將前文的drv_uart.c/.h和hal_systick.c/.h移植到本次實(shí)驗(yàn)中。
18.3.1 設(shè)計(jì)目的
實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于硬件定時(shí)器的延時(shí)函數(shù)，最小延時(shí)時(shí)間為1us。同時(shí)利用滴答定時(shí)器輔助驗(yàn)證，通過(guò)串口打印調(diào)試結(jié)果。
18.3.2 GPT模塊配置
本次實(shí)驗(yàn)只用到了GPT的基本定時(shí)計(jì)數(shù)功能，沒(méi)有使用到比較輸出或捕獲輸出，因而僅添加了stack模塊，沒(méi)有配置Pins。GPT Stack模塊的Module配置如下圖所示：
雖然配置的時(shí)候選擇的周期和單位是1us，但是在實(shí)際使用中可以改變這個(gè)值，所以Period和Period Unit在配置時(shí)其實(shí)可以選任意值。
另外，基于本次實(shí)驗(yàn)的目的，本書(shū)將定時(shí)器設(shè)置為one-shot模式，每次延時(shí)只需要計(jì)數(shù)器完成一次周期計(jì)數(shù)溢出。
18.3.3 驅(qū)動(dòng)程序
- 初始化
void GPTDrvInit(void)
{
fsp_err_t err = g_timer0.p_api->open(g_timer0.p_ctrl, g_timer0.p_cfg);
if(FSP_SUCCESS != err)
printf("Function:%s\tLine:%d\r\n", __FUNCTION__, __LINE__);
}
初始化函數(shù)比較簡(jiǎn)單，僅僅只是調(diào)用GPT的open函數(shù)打開(kāi)設(shè)備。
- 中斷回調(diào)函數(shù)和溢出等待函數(shù)
static void GPTDrvWaitOverflow(void);
static volatile bool gGPTOverflow = false;
/* Callback function */
void gpt_timer0_callback(timer_callback_args_t *p_args)
{
/* TODO: add your own code here */
if(p_args->event == TIMER_EVENT_CYCLE_END)
gGPTOverflow = true;
}
static void GPTDrvWaitOverflow(void)
{
while(!gGPTOverflow);
gGPTOverflow = false;
}
- 第02行：定義一個(gè)bool類(lèi)型的標(biāo)志位來(lái)表示定時(shí)器計(jì)數(shù)是否溢出，在中斷回調(diào)函數(shù)中它被賦值為true，在等待函數(shù)中它被賦值為false；
- 第07行：判斷的定時(shí)器中斷事件是周期結(jié)束事件，表示一次周期性的計(jì)數(shù)完成觸發(fā)的中斷；
- 微秒延時(shí)函數(shù)
void GPTDrvUDelay(unsigned int time)
{
fsp_err_t err = g_timer0.p_api->periodSet(g_timer0.p_ctrl, time*100);
if(FSP_SUCCESS != err)
printf("Function:%s\tLine:%d\r\n", __FUNCTION__, __LINE__);
err = g_timer0.p_api->reset(g_timer0.p_ctrl);
if(FSP_SUCCESS != err)
printf("Function:%s\tLine:%d\r\n", __FUNCTION__, __LINE__);
err = g_timer0.p_api->start(g_timer0.p_ctrl);
if(FSP_SUCCESS != err)
printf("Function:%s\tLine:%d\r\n", __FUNCTION__, __LINE__);
GPTDrvWaitOverflow();
}
- 第03行：根據(jù)參數(shù)和定時(shí)器的時(shí)鐘頻率計(jì)算周期值，定時(shí)器的時(shí)鐘頻率是100MHz，要計(jì)數(shù)達(dá)到1us的時(shí)間就需要以100MHz的頻率計(jì)數(shù)100下。因而要實(shí)現(xiàn)以n微秒，就需要給定時(shí)器設(shè)置n*100個(gè)計(jì)數(shù)周期值。
- 第07行：復(fù)位計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，本次選擇的是向上計(jì)數(shù)，復(fù)位后計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值會(huì)歸零；
- 第11行：開(kāi)啟定時(shí)器計(jì)數(shù)，因?yàn)楸敬问褂玫氖莖ne-shot模式，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)time*100次后會(huì)自動(dòng)停止；
18.3.4 測(cè)試程序
void GPTAppTest(void)
{
SystickInit();
UARTDrvInit();
GPTDrvInit();
{
uint32_t lastTick = HAL_GetTick();
GPTDrvUDelay(1000000); // delay 1ms
uint32_t curTick = HAL_GetTick();
printf("Last Tick: %d\r\n", (int)lastTick);
printf("Current Tick: %d\r\n", (int)curTick);
printf("Passed Tick: %d\r\n", (int)(curTick - lastTick));
}
}
- 第08行：獲取us延時(shí)函數(shù)調(diào)用前的滴答定時(shí)器時(shí)刻；
- 第09行：延時(shí)1000,000us也就是1s，因?yàn)槭褂玫氖堑未鸲〞r(shí)器輔助驗(yàn)證，延時(shí)函數(shù)需要大于1ms；
- 第10行：獲取us延時(shí)函數(shù)調(diào)用后的滴答定時(shí)器時(shí)刻；
- 第13行：打印出兩次時(shí)刻的差值計(jì)算us延時(shí)函數(shù)的實(shí)際耗時(shí)；
18.3.5 測(cè)試結(jié)果
可以看到滴答定時(shí)器走過(guò)的tick數(shù)為1000，也就是耗時(shí)1s，和實(shí)驗(yàn)預(yù)期一致。
18.4 PWM實(shí)現(xiàn)呼吸燈
本節(jié)實(shí)驗(yàn)會(huì)使用到串口打印以及滴答定時(shí)器，請(qǐng)將前文的drv_uart.c/.h和hal_systick.c/.h移植到本次實(shí)驗(yàn)中。
18.4.1 設(shè)計(jì)目的
使用GPT輸出PWM，通過(guò)調(diào)節(jié)PWM的占空比來(lái)改變LED的亮度，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的周期值來(lái)達(dá)到適宜的呼吸燈效果。
18.4.2 硬件連接
LED的原理圖如下圖所示：
在前文已經(jīng)分析過(guò)P400可以復(fù)用做GPT通道6的輸出IO。
18.4.3 GPT模塊配置
在FSP中對(duì)GPT6模塊的配置如下圖所示：
- 通道：6
- 模式：周期型，周期值：1kHz
- 初始占空比：50%
- 中斷回調(diào)函數(shù)：gpt_timer6_callback
18.4.4 驅(qū)動(dòng)程序
- 初始化
本次實(shí)驗(yàn)的初始化程序如下：
void GptPWMDrvInit(void)
{
fsp_err_t err = g_timer6.p_api->open(g_timer6.p_ctrl, g_timer6.p_cfg);
if(FSP_SUCCESS != err)
printf("Function:%s\tLine:%d\r\n", __FUNCTION__, __LINE__);
err = g_timer6.p_api->infoGet(g_timer6.p_ctrl, &gTimerInfo);
if(FSP_SUCCESS != err)
printf("Function:%s\tLine:%d\r\n", __FUNCTION__, __LINE__);
gPeriod = gTimerInfo.period_counts;
gStep = gPeriod/1500;
err = g_timer6.p_api->start(g_timer6.p_ctrl);
if(FSP_SUCCESS != err)
printf("Function:%s\tLine:%d\r\n", __FUNCTION__, __LINE__);
}
- 第03行：使用open函數(shù)初始化GPT6的配置；
- 第07行：獲取GPT6的初始配置，最重要的是獲取到周期數(shù)值；
- 第11行：根據(jù)周期數(shù)值和預(yù)期的呼吸燈效果，設(shè)計(jì)為逐漸加強(qiáng)和逐漸減弱的時(shí)間都為1.5s；
- 第13行：開(kāi)啟定時(shí)器計(jì)數(shù)；
-
中斷回調(diào)函數(shù)
本次實(shí)驗(yàn)以1kHz頻率觸發(fā)溢出中斷，每次中斷都要修改PWM的占空比來(lái)達(dá)到LED亮度的增強(qiáng)和減弱，代碼如下：文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-705509.html
void gpt_timer6_callback(timer_callback_args_t *p_args)
{
/* TODO: add your own code here */
if(p_args->event == TIMER_EVENT_CYCLE_END)
{
if(gDir)
gPulse -= gStep;
else
gPulse += gStep;
if(gPulse <= 0)
gDir = false;
else if(gPulse >= gPeriod)
gDir = true;
fsp_err_t err = g_timer6.p_api->dutyCycleSet(g_timer6.p_ctrl, gPulse, GPT_IO_PIN_GTIOCA);
if(FSP_SUCCESS != err)
printf("Function:%s\tLine:%d\r\n", __FUNCTION__, __LINE__);
}
}
- 第04行：判斷觸發(fā)中斷的是否是周期性計(jì)數(shù)溢出觸發(fā)的；
- 第06~13行：根據(jù)占空比的數(shù)值決定本次是處于亮度增強(qiáng)期還是減弱期，如果是增強(qiáng)期則增加占空比，否則減小占空比；
- 第14行：調(diào)用函數(shù)修改PWM的占空比；
18.4.5 測(cè)試結(jié)果
本次實(shí)驗(yàn)需要在實(shí)際硬件上驗(yàn)證。在本書(shū)配套的開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行此程序可以發(fā)現(xiàn)LED以大約1.5s的時(shí)間從暗狀態(tài)逐漸增強(qiáng)到最亮，然后又花1.5s的時(shí)間逐漸減弱到暗狀態(tài)。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-705509.html
到了這里，關(guān)于第18章_瑞薩MCU零基礎(chǔ)入門(mén)系列教程之GPT的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
