s5pv210定时器、看门狗和RTC
1.1什么是定时器？
1.1.1定时器是SOC中常见得外设
(1)定时器与计数器。计数器是用来计数的（每隔一个固定时间会计一个数）；因为计数器的计数时间周期是固定的，因此到了一定时间只要用计数值×计数时间周期，就能得到一个时间段，这个时间段就是我们定的时间（这就是定时器了）。
(2)定时器/计数器作为SoC的外设，主要用来实现定时执行代码的功能。定时器相对于SoC来说，就好象闹钟相对于人来说意义一样。
1.1.2定时器的作用？
(1)定时器可以让SoC在执行主程序的同时，可以（通过定时器）具有计时功能，到了一定时间（计时结束）后，定时器会产生中断提醒CPU，CPU会去处理中断并执行定时器中断的ISR。从而去执行预先设定好的事件。
(2)定时器就好象是CPU的一个秘书一样，这个秘书专门管帮CPU来计时，并到时间后提醒CPU要做某件事情。所以CPU有了定时器之后，只需预先把自己xx时间之后必须要做的事情绑定到定时器中断ISR即可，到了时间之后定时器就会以中断的方式提醒CPU来处理这个事情。
1.1.3定时器的原理
(1)定时器计时其实是通过计数来实现的。定时器内部有一个计数器，这个计数器根据一个时钟（这个时钟源来自于ARM的APB总线，然后经过时钟模块内部的分频器来分频得到）来工作。每隔一个时钟周期，计数器就计数一次，定时器的时间就是计数器计数值×时钟周期。
(2)定时器内部有1个寄存器TCNT，计时开始时我们会把一个总的计数值（譬如说300）放入TCNT寄存器中，然后每隔一个时钟周期（假设为1ms）TCNT中的值会自动减1（硬件自动完成，不需要CPU软件去干预），直到TCNT中减为0的时候，TCNT就会触发定时器中断。
1.1.4定时器和看门狗、RTC、蜂鸣器的关系
(1)这几个东西都是和时间有关的部件。
(2)看门狗其实就是一个定时器，只不过定时时间到了之后不只是中断，还可以复位CPU
(3)RTC是实时时钟，它和定时器的差别就好象闹钟（定时器）和钟表（RTC）的差别一样。
(4)蜂鸣器是一个发声设备，在ARM里面蜂鸣器是用定时器模块来驱动的。
2、S5PV210中的定时器
在S5PV210内部，一共有四类定时器件。
2.1PWM定时器
(1)这种是最常用的，平时所说的定时器一般指的是这个。像简单单片机（譬如51单片机）中的定时器也是这类。
(2)为什么叫PWM定时器，因为一般SoC中产生PWM信号都是靠这个定时器模块的。
2.2系统定时器
(1)系统（指的是操作系统）定时器，系统定时器也是用来产生固定时间间隔（TCNT×时钟周期）信号的，称为systick，这个systick用来给操作系统提供tick信号。
(2)产生systick作为操作系统的时间片（time slice）的。
(3)一般做操作系统移植的时候，这里不会由我们自己来做，一般原厂提供的基础移植部分就已经包含了，所以这里我也从来没有研究过。
2.3看门狗定时器
(1)看门狗定时器本质上也是一个定时器，和上面2个没有任何本质区别。
(2)看门狗定时器可以设置在时间到了的时候产生中断，也可以选择发出复位信号复位CPU。
(3)看门狗定时器在实践中应用很多，尤其是工业领域（环境复杂、干扰多）机器容易出问题，而且出问题后后果很严重，此时一般都会用看门狗来进行系统复位。
2.4实时时钟RTC
(1)区分时间段和时间点。时间段是相对的，两个时间点相减就会得到一个时间段；而时间点是绝对的，是绝无仅有的一个时间点。
(2)定时器关注的是时间段（而不是时间点），定时器计时从开启定时器的那一刻开始，到定的时间段结束为止产生中断；RTC中工作用的是时间点（xx年x月x日x时x分x秒星期x）。
(3)RTC和定时器的区别，就相当于是钟表和闹钟的区别。
3、S5PV210的PWM定时器
3.1为什么叫PWM定时器？
本质上是定时器；
用来产生PWM波形
3.2PWM定时器介绍
（1）S5PV210有5个PWM定时器。
其中0、1、2、3各自对应一个外部GPIO，可以通过这些对应的GPIO产生PWM波形信号并输出；
Timer4没有对应的外部GPIO（它不是为了生成PWM波形而设计的，而是为了产生内部定时器中断而设计的）；
（2）S5PV210的5个PWM定时器的时钟源为PCLK_PSYS
timer0和timer1共同使用一个预分频器，timer2、3、4共同使用一个预分频器；
每个timer有一个专用的独立的分频器；
预分频器和分频器构成了2级分频系统，将PCLK_PSYS两级分频后生成的时钟供给timer模块作为时钟周期。
3.3S5PV210的PWM定时器框图简介
关键点：时钟源、预分频器、分频器、TCMPB&TCNTB、dead zone
（1）预分频器和分频器
两级分频是串联（级联）的，所以两级分频的分频数是相乘的。
两级分频的分频系数分别在TCFG0和TCFG1两个寄存器中设置。
预分频器有2个，prescaler0为timer0&timer1共用，prescaler1为timer2、3、4共用；
两个prescaler都是8个bit位，因此prescaler value范围为0～255，因此预分频器的分频值范围为1～256（注意实际分频值为prescaler value + 1）。
分频器实质上是一个MUX开关，多选一开关决定了走哪个分频系数路线。可以选择的有1/1，1/2，1/4，1/8，1/16等。
计算一下，两级分频下来，分频最小为1/1（也可能是1/2），最大分频为1/256×16（1/4096）。
在PCLK_PSYS为66MHz的情况下（默认时钟设置就是66MHz的），此时两级分频后的时钟周期范围为0.03us到62.061us；
再结合TCNTB的值的设置（范围为1～2的32次方），可知能定出来的时间最长为266548.27s（折合74小时多，远远够用）。
（2）TCNT&TCMP、TCNTB&TCMPB、TCNTO
TCNT和TCNTB是相对应的；TCNTB是有地址的寄存器，供程序员操作；TCNT在内部和TCNTB相对应，它没有寄存器地址，程序员不能编程访问这个寄存器。
TCNT寄存器功能就是用来减1的，它是内部的不能读写；我们向TCNT中写数值要通过TCNTB往进写，读取TCNT寄存器中的值要通过读取相对应的TCNTO寄存器。
工作流程：事先算好TCNT寄存器中开始减的那个数（譬如300），然后将之写入TCNTB寄存器中，在启动timer前，将TCNTB中的值刷到TCNT寄存器中（有一位寄存器专门用来操作刷数据过去的），之后就可以启动定时器开始计时；在计时过程中如果想知道TCNT寄存器中的值减到多少了，可以读取相应的TCNTO寄存器。
定时功能只需要TCNT、TCNTB两个即可；TCNTO寄存器用来做一些捕获计时；TCMPB用来生成PWM波形。
3.4自动重载和双缓冲
（1）定时器工作的时候，一次定时算一个工作循环。
定时器默认是单个循环工作的，也就是说定时一次，计时一次，到期中断一次就完了。下次如果还要再定时中断，需要另外设置。
（2）现实中用定时器来做的时候往往是循环的
可以写代码反复重置定时器寄存器的值（在每次中断处理的isr中再次给TCNTB中赋值，再次刷到TCNT中再次启动定时器），早期的单片机定时器就是这样的；
高级SoC中的定时器已经默认内置这种循环定时工作模式，就叫自动装载（auto-reload）机制。
（3）自动装载机制就是当定时器初始化好开始计时后再不用管了，一个周期到了之后，自动从TCNTB中再次装载值到TCNT中，再次启动定时器开始下个循环。
3.5什么是PWM
（1）PWM（pulse wide modulation，脉宽调制）
PWM波形是一个周期性波形，周期为T，在每个周期内波形是完全相同的。
每个周期内由一个高电平和一个低电平组成。
（2）PWM波形的2个重要参数
一个是周期T，另一个是占空比duty（占空比就是一个周期内高电平的时间除以周期时间的商）。
（3）PWM波形的用处
譬如通信上用PWM来进行脉宽调制对基波进行载波调制；
在发光二极管LED照明领域可以用PWM波形来调制电流进行调光；
用来驱动蜂鸣器等设备。
3.6PWM波形成的原理
（1）早期的简单单片机里（譬如51单片机）没有专用的PWM定时器
需要自己结合GPIO和定时器模块来生产PWM波形；
流程：先将GPIO引脚电平拉高，同时启动定时器定T*duty时间，时间到了在isr中将电平拉低，然后定时T*(1-duty)后再次启动定时器，然后时间到了后在isr中将电平拉高，然后再定时T*duty时间再次启动定时器……
（2）因为定时器经常和PWM的产生有关，所以设计SoC的时候就直接把定时器和一个GPIO引脚内部绑定起来
然后在定时器内部给设置了PWM产生的机制，可以更方便的利用定时器产生PWM波形。
利用PWM定时器来产生PWM波形时，就可以不用中断，而是直接生成PWM。
绑定之后坏处就是GPIO引脚是固定的、死板的、不能随便换的。
（3）在S5PV210中，PWM波形产生有2个寄存器很关键，一个是TCNTB、一个是TCMPB。
TCNTB决定PWM波形的周期，TCMPB决定PWM波形的占空比。
最终生成的PWM波形的周期是：TCNTB×时钟周期（PCLK_PSYS经过两极分频后得到的时钟周期）。
最终生成的PWM波形的占空比是：TCMPB/TCNTB
3.7输出电平翻转器
（1）
（2）基于上面讲的，当duty从30%变到70%时，我们TCMPB寄存器中的值就要改（譬如TCNTB中是300时，TCMPB就要从210变化到90）。这样的改变可以满足需要，但是计算有点麻烦。于是乎210的PWM定时器帮我们提供了一个友好的工具叫做电平翻转器。
（3）电平翻转器在电路上的实质就是一个电平取反的部件，在编程上反映为一个寄存器位。写0就关闭输出电平反转，写1就开启输出电平反转。开启后和开启前输出电平刚好高低反转。（输出电平一反转30%的duty就变成70%了）
（4）实战中到底是TCNT和TCMPB谁大谁小时高电平还是低电平，一般不用理论分析，只要写个代码然后用示波器实际看一下出来的波形就知道了；如果反了就直接开启电平翻转器即可。
3.8、死区生成器
（1）PWM有一个应用就是用在功率电路中用来对交流电压进行整流。整流时2路整流分别在正电平和负电平时导通工作，不能同时导通（同时导通会直接短路，瞬间的同时导通都会导致电路烧毁）。大功率的开关电源、逆变器等设备广泛使用了整流技术。特别是逆变器，用SoC的GPIO输出的PWM波形来分别驱动2路整流的IGBT。
（2）PWM波形用来做整理时要求不能同时高或低，因为会短路。但是实际电路是不理想的，不可能同时上升/下降沿，所以比较安全的做法是留死区。
（3）死区这东西离不了也多不了。死区少了容易短路，死区多了控制精度低了不利于产品性能的提升。
（4）S5PV210给大家提供了自带的死区生成器，只要开启死区生成器，生产出来的PWM波形就自带了死区控制功能，用户不用再自己去操心死区问题。
（5）大部分人工作是用不到这个的，直接关掉死区生成器即可。
4、蜂鸣器和PWM定时器实战编程
4.1原理图和硬件信息
(1)查阅原理图可知，开发板底板上的蜂鸣器通过GPD0_2（XpwmTOUT2）引脚连接在SoC上。
(2)GPD0_2引脚通过限流电阻接在三极管基极上，引脚有电蜂鸣器就会有电（三极管导通）；引脚没电蜂鸣器就会没电（三极管关闭）。这些都是硬件问题，软件工程师不用管，软件工程师只要写程序控制GPD0_2引脚的电平产生PWM波形即可。
(3)GPD0CON(0xE02000A0)，要把bit8～bit11设置为0b0010（功能选择为TOUT_2，就是把这个引脚设置为PWM输出功能）
(4)从GPD0_2引脚可以反推出使用的是timer2这个PWM定时器。
4.2 PWM定时器主要寄存器详解
(1)相关的寄存器有TCFG0、TCFG1、CON、TCNTB2、TCMPB2、TCNTO2
预分频器和分频器的配置分别在TCFG0和TCFG1两个寄存器中，如下两个图，
预分频器都是8位的，又因为在内存和寄存器的世界里，没有负数，所以C语言给我们提供了unsigned的机制，
所以它的取值范围是0~255，所以预分频器的分频范围是1~256，
分频器实际就是MUX开关，
经过两级分频，分频范围是1/1~1/(256*16)，前面也可能是二分之一。
#define GPD0CON (0xE02000A0)
#define TCFG0 (0xE2500000)
#define TCFG1 (0xE2500004)
#define CON (0xE2500008)
#define TCNTB2 (0xE2500024)
#define TCMPB2 (0xE2500028)#define rGPD0CON (*(volatile unsigned int *)GPD0CON)
#define rTCFG0 (*(volatile unsigned int *)TCFG0)
#define rTCFG1 (*(volatile unsigned int *)TCFG1)
#define rCON (*(volatile unsigned int *)CON)
#define rTCNTB2 (*(volatile unsigned int *)TCNTB2)
#define rTCMPB2 (*(volatile unsigned int *)TCMPB2)// 初始化PWM timer2，使其输出PWM波形：频率是2KHz、duty为50%
void timer2_pwm_init(void)
{// 设置GPD0_2引脚，将其配置为XpwmTOUT_2rGPD0CON &= ~(0xf<<8);rGPD0CON |= (2<<8);// 设置PWM定时器的一干寄存器，使其工作rTCFG0 &= ~(0xff<<8);rTCFG0 |= (65<<8); // prescaler1 = 65, 预分频后频率为1MHzrTCFG1 &= ~(0x0f<<8);rTCFG1 |= (1<<8); // MUX2设置为1/2,分频后时钟周期为500KHz// 时钟设置好，我们的时钟频率是500KHz，对应的时钟周期是2us。也就是说每隔2us// 计一次数。如果要定的时间是x，则TCNTB中应该写入x/2usrCON |= (1<<15); // 使能auto-reload，反复定时才能发出PWM波形//rTCNTB2 = 250; // 0.5ms/2us = 500us/2us = 250//rTCMPB2 = 125; // duty = 50%rTCNTB2 = 50; rTCMPB2 = 25; // 第一次需要手工将TCNTB中的值刷新到TCNT中去，以后就可以auto-reload了rCON |= (1<<13); // 打开自动刷新功能rCON &= ~(1<<13); // 关闭自动刷新功能rCON |= (1<<12); // 开timer2定时器。要先把其他都设置好才能开定时器
}5、看门狗定时器
5.1什么是看门狗、有什么用
(1)看门狗定时器和普通的定时器并无本质区别。定时器可以设定一个时间，在这个时间完成之前定时器不断计时，时间到的时候定时器会复位CPU（重启系统）。
(2)系统正常工作的时候当然不希望被重启，但是系统受到干扰、极端环境等可能会产生异常工作或者不工作，这种状态可能会造成不良影响（至少是不工作），此时解决方案就是重启系统。
(3)普通设备重启不是问题，但是有些设备人工重启存在困难。这时候我们希望系统能够自己检验自己是否已经跑飞，并且在意识到自己跑飞的时候，可以很快的（几个ms或者更短）自我重启。这个功能就要靠看门狗定时器来实现。
(4)典型应用的情景是：我们在应用程序中打开看门狗设备，初始化好给它一个时间，然后应用程序使用一个线程来喂狗，这个线程的执行时间安全短于看门狗的复位时间。当系统（或者应用程序）异常后，喂狗线程自然就不工作了，然后到时候看门狗就会复位。
(5)补充：实战中有时候为了绝对的可靠，我们并不会用SoC中自带的看门狗，而是使用专门的外置的看门狗芯片来实现看门狗。
#define WTCON (0xE2700000)
#define WTDAT (0xE2700004)
#define WTCNT (0xE2700008)
#define WTCLRINT (0xE270000C)#define rWTCON (*(volatile unsigned int *)WTCON)
#define rWTDAT (*(volatile unsigned int *)WTDAT)
#define rWTCNT (*(volatile unsigned int *)WTCNT)
#define rWTCLRINT (*(volatile unsigned int *)WTCLRINT)// 初始化WDT使之可以产生中断
void wdt_init_interrupt(void)
{// 第一步，设置好预分频器和分频器，得到时钟周期是128usrWTCON &= ~(0xff<<8);rWTCON |= (65<<8); // 1MHzrWTCON &= ~(3<<3);rWTCON |= (3<<3); // 1/128 MHz, T = 128us// 第二步，设置中断和复位信号的使能或禁止rWTCON |= (1<<2); // enable wdt interruptrWTCON &= ~(1<<0); // disable wdt reset// 第三步，设置定时时间// WDT定时计数个数，最终定时时间为这里的值×时钟周期//rWTDAT = 10000; // 定时1.28s//rWTCNT = 10000; // 定时1.28s// 其实WTDAT中的值不会自动刷到WTCNT中去，如果不显式设置WTCON中的值，它的值就是// 默认值，然后以这个默认值开始计数，所以这个时间比较久。如果我们自己显式的// 设置了WTCNT和WTDAT一样的值，则第一次的定时值就和后面的一样了。rWTDAT = 1000; // 定时0.128s//rWTCNT = 1000; // 定时0.128s// 第四步，先把所有寄存器都设置好之后，再去开看门狗rWTCON |= (1<<5); // enable wdt
}// wdt的中断处理程序
void isr_wdt(void)
{static int i = 0;// 看门狗定时器时间到了时候应该做的有意义的事情printf("wdt interrupt, i = %d...", i++);// 清中断intc_clearvectaddr();rWTCLRINT = 1;
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