实验四 定时器中断实验
一:实验目的
1.熟悉定时器初始化的步骤;
2.熟悉定时器控制寄存器(TCR)的含义和使用;
3.熟悉定时器的原理和应用。
二:实验内容
本实验要求编写一个简单的定时器中断程序,设置一定的周期控制与XF引脚相连的LCD指示灯。当定时器中断产生时可以观察到LCD周期性闪烁。
三:实验原理
1.定时器
.C54xx系列的DSP都具有一个或两个预定标的片内定时器,这种定时器是一个倒数定时器,它可以被特定的状态位实现停止、重启动、重设置或禁止。定时器在复位后就处于运行状态,为了降低功耗可以禁止定时器工作。应用中可以用定时器来产生周期性的CPU中断或脉冲输出。定时器的功能方框图如图9.1所示,其中有一个主计数器(TIM)和一个预定标计数器(PSC)。TIM用于重装载周期寄存器PRD的值,PSC用于重装载周期寄存器TDDR的值。
图5.1中有一个 信号,是在器件复位时,DSP向外围电路(包括定时器)发送的一个信号,此信号将在定时器上产生以下效果:寄存器TIM和PRD装载最大值(0FFFFH);TCR的所有位清0;结果是分频值为0,定时器启动,TCR的FREE和SOFT为0。
定时器实际上是有20bit的周期寄存器。它对CLKOUT信号计数,先将PSC(TCR中的D6~D9位)减1,直至PSC为0,然后把TDDR(TCR中的低4位)重新装载入PSC,同时将TIM减1,直到TIM减为0。这时CPU发出TINT中断,同时在TOUT引脚输出一个脉冲信号,脉冲宽度与CLKOUT一致,然后将PRD重新装入TIM,重复
下去直到系统或定时器复位。定时器产生中断的计算公式如下:
TINT的频率= × × (其中tc为 CLKOUT的周期)
定时器由三个寄存器组成:TIM、PRD、TCR。
TIM:定时器寄存器,用于装载周期寄存器值并自减1。
PRD:周期寄存器,用于装载定时器寄存器。
TCR:定时器控制寄存器,包含定时器的控制状态位。
定时器是一个片内减计数器,用于周期地产生CPU中断。定时器被预定标计数器所触发,后者每个CPU时钟周期减1,当计数器减至0时,会产生一个定时器中断,同时在下一周期计数器被定时周期值重新装载。
在正常操作模式下,当TIM自减至0时,TIM将被PRD内的数值重装载。在硬件复位或定时器单独复位(TCR中TRB位置1)的情况下,主定时器模块输出的是定时器中断(TINT)信号。该中断被发送至CPU,同时由TOUT引脚输出。TOUT脉冲的宽度等于CLKOUT的时钟宽度。
预定标模块由两个类似TIM和PRD的单元构成。它们是预定标计数器(PSC)和定时器分频寄存器(TDDR)。PSC、TDDR是RCR寄存器的字段。在正常操作时PSC自减为0,TDDR值装入PSC,同样在硬件复位或定时器单独复位的情况下,TDDR也被装入PSC。PSC被CPU时钟定时,即每个CPU时钟使PSC自减1。PSC可被TCR读取,但不能直接写入。
当TSS置位时,定时器停止工作。若不需要定时器,终止定时操作,可使芯片工作在低功耗模式,并且可以使用与定时器相关的两个寄存器(TIM和PRD)作为通用的存储器单元,可以在任意周期对它们进行读或写操作。
TIM的当前值可被读取,PSC也可以通过TCR读取。因为读取这两个存储器需要两个指令,而在两次读取之间因为自减,数值可能改变,因此,PSC两次读的结果可能有差别,不够准确。若要准确测量时序,在读这两个寄存器值之前可先中止定时器,对TSS置1和清0后,可重新开始定时。
通过TOUT信号或中断,定时器可以用于产生周边设备的采样时钟,如模拟接口。对于有多个定时器的DSP,由寄存器GPIOCR中的第15位控制使用某一个定时器产生的TOUT信号。
2.定时器初始化
(1)定时器初始化步骤
●TCR的TSS位写1,定时器停止工作;
●装载TRD;
●初始化TCR中的TDDR,并对TCR中的TSS置0,对TRB置1来重装载定时器周期。
(2)初始化定时器中断方法(INTM=1)
●FIR中的TINT写1,以清除挂起的定时器中断;
●IMR中的TINT置1,启动定时器中断;
●启动全部中断,INTM置0;
●在重启(RESET)后,TIM和PRD被设置为最大值(FFFFH),TCR中的TDDR置0。
(3)定时控制寄存器(TCR)
TCR为一个映射到片内的16位寄存器,它可以控制:
●定时器的工作方式;
●设定预定标计数器中的当前数值;
●启动或停止定时器;
●重新装载定时器;
●设置定时器的分频值。
TCR的位描述如图5.2
●第15~12位Reserved:保留位,总为0 。
●第11~10位SOFT、FREE:特殊的仿真位。高级语言调试程序中出现一个断点时,该仿真位决定定时器的状态。如果FREE位设为1,则当遇到一个断点时,定时器继续运行(即自由运行),在这种情况下,SOFT被忽略。但是,如果FREE为0,则SOFT有效。在此情况下,如果SOFT=0,则定时器停止,下一次TIM的值递减;如果SOFT=1,则当TIM减到0,定时器停止工作。
●第9~6位PSC:定时器预定标计数器。这4位用来保存定时器的当前预定标计数器。每个CLKOUT周期内,若PSC值大于0,PSC减1,在PSC减到0后的下个CLKOUT周期内,装载TDDR的内容,并且TIM减1。每当软件设置了定时器重载位(TRB)时,PSC也被重新装载。可通过TCE检测PSC,但PSC不能直接设置,PSC值必须从TDDR中提取。复位时,PSC设为0。
●第5位TRB:定时器重载位。当TRB写入1时,TIM装载PRD中的值,并且PSC装载TDDR中的值。TRB位总被读为0。
●第4位TSS:定时器停止状态位。TSS停止或重新启动定时器。复位时,TSS清零,并且立即启动定时器。TSS=0,启动或重新启动定时器;TSS=1,停止定时。注意,此位为只读位,读出的值永远为0。
●第3~0位TDDR:定时器分频比寄存器。每经过(TDDR+1)个CLKOUT周期,TIM减1。复位时,TDDR位清0。如果想通过一个整数因子增加总的定时计数值,则将整数因子减1后写入这4位。当PCS值为0时,在随后的一个CLKOUT周期内,TDDR内容将被重新装入PSC,并且TIM减1。每当TRB重载入时,TDDR也将被PSC重新装载。
3:定时器应用:
C54x定时器所能计计时的长度可通过公式Tx(TDDR+1)×(PRD+1)来计算,其中,TDDR最大值为0FH,PDR最大值为0FFFFH,所以能计时的最长长度为T×1048576,由所采用的机器周期T决定,例如f=4MHz,T=250,则最长定时时间为:Tmax=250×1048576=262.144(ms)
例如若需要更长的计时时间,则可以在中断程序中设计一个计数器。设计一个周期为40s的方波,可将定时器设置为100ms,程序计数器设为200,当计数200×100ms=20s时输出取值一次,可形成所要求的波形。
四:实验步骤
本实验的步骤为:
(1)连接好实验板,选择相应的CCS运行环境。
(2)新建工程,添加TIME文件及其配制文件,用编译链接工具条对文件进行编译链接,如果编译链接错误提示为“0 Errors”,则把.out文件下载到目标板,然后再单击图6.3中的运行工具运行程序,这时可以看到目标板上和XF引脚的LED在周期性闪烁。
(3)选择菜单View→CPU Registers→CPU Registers命令,可以观察到累加器A在不断加1,如图5.3所示。
图5.3 CPU 寄存器
(4) 参考程序如下;
.mmregs
.global mainint
ktcr .set 0029h
ktcrstop .set 0010h
;TCR 定时器控制寄存器各位含义如下:
;RES SOFT FREE PSC TRB TSS TDDR
;00000 0 0000 1 0 (TSS=1时停止定时) 1001
;**********************定时器参数定义***************************************
Tim0 .set 24h ;timer0 register
Prd0 .set 25h ; timer0 period counter
Tcr0 .set 26h ; timer0 control register
period .set 99 ;定时器周期
;*****************************************************************************
.sect "vectors"
;**********************中断向量表*****************************************
vector: b mainint
nop
nop
nmi: rete
nop
nop
nop
sint17: rete
nop
nop
nop
sint18: rete
nop
nop
nop
sint19: rete
nop
nop
nop
sint20: rete
nop
nop
nop
sint21: rete
nop
nop
nop
sint22: rete
nop
nop
nop
sint23: rete
nop
nop
nop
sint24: rete
nop
nop
nop
sint25: rete
nop
nop
nop
sint26: rete
nop
nop
nop
sint27: rete
nop
nop
nop
sint28: rete
nop
nop
nop
sint29: rete
nop
nop
nop
sint30: rete
nop
nop
nop
int0: rete
nop
nop
nop
int1: rete
nop
nop
nop
int2: rete
nop
nop
nop
b tint0
nop
nop
brint0: rete
nop
nop
nop
bxint0: rete
nop
nop
nop
trint: rete
nop
nop
nop
txint: rete
nop
nop
nop
int3: rete
nop
nop
nop
hpint: rete
nop
nop
nop
q26: .word 0ff80h
.word 0,0,0
q27: .word 0ff80h
.word 0,0,0
q28: .word 0ff80h
.word 0,0,0
q29: .word 0ff80h
.word 0,0,0
q30: .word 0ff80h
.word 0,0,0
q31: .word 0ff80h
.word 0,0,0
;*************************************************************************
.text
mainint: stm #203FH,PMST ;从定位中断向量表到2000H处
ssbx intm ;关中断
ssbx sxm
ssbx frct ;允许小数乘法
ld #0,dp
stm #0008h,imr ;允许定时器0中断
;**************************************************************************
;允许定时器0中断,IMR 寄存器各位含义如下:
;RES DMAC5 DMAC4 BXINT1 BRINT1 HINT INT3 TINT DMAC0 BXINT0 BRINT0 TINT0 INT2 INT1 INT0
;00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
;***************************************************************************
stm #ktcrstop,tcr ;停止定时
stm #period,tim ;设定定时器寄存器
stm #period,prd ;设定定时器周期寄存器
stm #ktcr,tcr ;启动定时器
stm #0008h,imr ;允许TIMER0中断
stm #0ffffh,ifr ;清中断
rsbx intm ;开中断
wait: nop ;循环,等中断
b wait
;**************************定时器中断程序*********************************
;*************************************************************************
tint0:
add #1,A ;A寄存器加1操作
stm #20,*ar2
stm #20,*ar1
aa:
ssbx xf ;XF引脚置高,LCD亮
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
banz aa,*ar1-
bb:
rsbx xf ;XF引脚置低,LCD灭
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
rpt #8000 ;重复8001次
nop ;等待
banz bb ,*ar2-
rete ;中断返回
.end
配置文件如下:
time.obj
-o time.out
-m time.map
-e mainint
MEMORY
{
PAGE 0:
EPROM :org=2000h,len=1000h
PAGE 1:
SPRAM :org=0060h,len=100h
}
SECTIONS
{
vectors :> EPROM PAGE 0
.text :> EPROM PAGE 0
}
五:实验报告要求:
1. 运行源程序,观察实验结果,看到XF引脚的LED周期性地变化,修改定时器参数,改变LED闪烁周期。
2. 自编汇编程序,要求,每一次进入定时器中断,XF引脚取反一次(提示:设置标志FLAG,当XF=1时,FLAG=1,当XF=0时,FLAG=0)。
3. 深入体会中断矢量空间的可移值性。
4. 汇编程序中:.space.4×16×6的含义是什么,若不用.space. 4×16×6,可用什么语句代替。