实验四定时器中断实验.doc

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
SRESET
.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。
TSS
◦
CPU时钟
TRB
RESET
•
•
•
•
≥1
PRD
TIM
错位值
TDDR
＆
PSC
错位值
≥1
≥1
TINT
TOUT
图5.1定时器的功能方框图

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TSS
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：
1
tc
1
TDDR+1
1
PRD+1

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

15~12
11
10
9~6
5
4
3~0
Reserved
SOFT
FREE
PSC
TRB
TSS
TDDR
图5.2　TCR位描述

●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。