第十三章 ZYNQ-MIZ701 TIMER定时器中断

 

上篇文章实现了了PS接受来自PL的中断，本片文章将在ZYNQ的纯PS里实现私有定时器中断。每隔一秒中断一次，在中断函数里计数加1，通过串口打印输出。

本文所使用的开发板是Miz701 PC 开发环境版本：Vivado 2015.4 Xilinx SDK 2015.4

13.0本章难度系数★★☆☆☆☆☆

13.1中断原理

中断对于保证任务的实时性非常必要，在ZYNQ里集成了中断控制器GIC(Generic Interrupt Controller).GIC可以接受I/O外设中断IOP和PL中断，将这些中断发给CPU。 
中断体系结构框图图下：

13.1.1软件中断(SGI)

SGI通过写ICDSGIR寄存器产生SGI.

13.1.2共享中断SPI

通过PS和PL内各种I/O和存储器控制器产生。

13.1.3私有中断（PPI）

包含：全局定时器，私有看门狗定时器，私有定时器以及来自PL的FIQ/IRQ。本文主要介绍PPI，其它的请参考官方手册ug585_Zynq_7000_TRM.pdf。 
ZYNQ每个CPU链接5个私有外设中断，所有中断的触发类型都是固定不变的。并且来自PL的快速中断信号FIQ和中断信号IRQ反向，然后送到中断控制器因此尽管在ICDICFR1寄存器内反应的他们是低电平触发，但是PS-PL接口中为高电平触发。如图所示： 

13.1.4私有定时器

zynq中每个ARM core都有自己的私有定时器，私有定时器的工作频率为CPU的一半，比如Miz701的ARM工作频率为650MHZ,则私有定时器的频率为325MHz. 
私有定时器的特性如下：
（1）32位计数器，达到零时产生一个中断 
（2）8位预分频计数器，可以更好的控制中断周期 
（3）可配置一次性或者自动重加载模式 
（4）定时器时间可以通过下式计算： 
定时时间 = [(预分频器的值 + 1) （加载值 + 1）]/定时器频率

13.2 搭建硬件工程

Step1:新建一个名为为Miz701_sys的工程

Step2:选择RTL Project 勾选Do not specify source at this time

Step3:选择xc7z010clg400-1作为开发器件。

Step4:单击Finish

13.3使用IP Integrator创建硬件系统

Step1:单击Create Block Design

Step2:输入system

Step3:单击下图中添加IP按钮

Step4:搜素单词z选择ZYNQ7 Processing System，然后双击

Step5:添加进来了ZYNQ CPU IP，然后单击双击对其进行配置。

Step6：修改输入频率为50MHZ,PL端频率为100MHZ。

Step7：修改内存类型为MT41K256M16 RE-125。

Step8：在Mio configuration选项中，勾选添加UART1接口，单击OK完成配置。

Step9：单击Run Block Automation进行智能布线。

Step10:直接单击OK

Step11:在你点击了OK后，你会发现DDR以及FICED_IO自动的延伸出来。

Step12:连线的作用就是把PS的时钟可以接入PL部分，当然这里我们暂时用不到PL部分的资源。在Block文件中，我们进行连线，将鼠标放在引脚处，鼠标变成铅笔后迚行拖拽，连线如下图所示：

Step13: 右击 system.bd, 单击Generate Output Products

Step14:支部操作会产生执行、仿真、综合的文件

Step15:右击system.bd 选择 Create HDL Wrapper 这步的作用是产生顶层的HDL文件

Step16:选择Leave Let Vivado manager wrapper and auto-update 然后单击OK

Step17:执行->产生bit文件

13.4导出SOC硬件到SDK

Step1:File->Export->Export Hardware

Step2:勾选Include bitstream 直接单击OK

Step3:File->Launch SDK加载到SDK

Step4:单击OK

13.5 建立软件工程

建立一个TIMER_INTC空的工程，并且添加main.c 添加如下代码

#include <stdio.h>

#include "xadcps.h"

#include "xil_types.h"

#include "Xscugic.h"

#include "Xil_exception.h"

#include "xscutimer.h"

//timer info

#define TIMER_DEVICE_ID     XPAR_XSCUTIMER_0_DEVICE_ID

#define INTC_DEVICE_ID      XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID

#define TIMER_IRPT_INTR     XPAR_SCUTIMER_INTR

//#define TIMER_LOAD_VALUE  0x0FFFFFFF

#define TIMER_LOAD_VALUE    0x13D92D3F

//static XAdcPs  XADCMonInst; //XADC

static XScuGic Intc; //GIC

static XScuTimer Timer;//timer

static void SetupInterruptSystem(XScuGic *GicInstancePtr,

        XScuTimer *TimerInstancePtr, u16 TimerIntrId);

static void TimerIntrHandler(void *CallBackRef);

int main()

{

     XScuTimer_Config *TMRConfigPtr;     //timer config

     printf("------------START-------------\n");

   //  init_platform();

     //

     //私有定时器初始化

     TMRConfigPtr = XScuTimer_LookupConfig(TIMER_DEVICE_ID);

     XScuTimer_CfgInitialize(&Timer, TMRConfigPtr,TMRConfigPtr->BaseAddr);

     XScuTimer_SelfTest(&Timer);

     //加载计数周期，私有定时器的时钟为CPU的一般，为333MHZ,如果计数1S,加载值为1sx(333x1000x1000)(1/s)-1=0x13D92D3F

     XScuTimer_LoadTimer(&Timer, TIMER_LOAD_VALUE);

     //自动装载

     XScuTimer_EnableAutoReload(&Timer);

     //启动定时器

     XScuTimer_Start(&Timer);

     //set up the interrupts

     SetupInterruptSystem(&Intc,&Timer,TIMER_IRPT_INTR);

     while(1){

     }

     return 0;

}

void SetupInterruptSystem(XScuGic *GicInstancePtr,

        XScuTimer *TimerInstancePtr, u16 TimerIntrId)

{

        XScuGic_Config *IntcConfig; //GIC config

        Xil_ExceptionInit();

        //initialise the GIC

        IntcConfig = XScuGic_LookupConfig(INTC_DEVICE_ID);

        XScuGic_CfgInitialize(GicInstancePtr, IntcConfig,

                        IntcConfig->CpuBaseAddress);

        //connect to the hardware

        Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT,

                    (Xil_ExceptionHandler)XScuGic_InterruptHandler,

                    GicInstancePtr);

        //set up the timer interrupt

        XScuGic_Connect(GicInstancePtr, TimerIntrId,

                        (Xil_ExceptionHandler)TimerIntrHandler,

                        (void *)TimerInstancePtr);

        //enable the interrupt for the Timer at GIC

        XScuGic_Enable(GicInstancePtr, TimerIntrId);

        //enable interrupt on the timer

        XScuTimer_EnableInterrupt(TimerInstancePtr);

        // Enable interrupts in the Processor.

        Xil_ExceptionEnableMask(XIL_EXCEPTION_IRQ);

    }

static void TimerIntrHandler(void *CallBackRef)

{

    static int sec = 0;   //计数

    XScuTimer *TimerInstancePtr = (XScuTimer *) CallBackRef;

    XScuTimer_ClearInterruptStatus(TimerInstancePtr);

    sec++;

    printf(" %d Second\n\r",sec);  //每秒打印输出一次

}

13.6测试结果

可以看到串口终端每秒输出一次，并且值加1递增。

13.7本章小结

中断对于实时系统是非常重要的，可以说是是实时性的保障吧。本章简要介绍了ZYNQ的中断原理和中断类型，详细介绍了私有定时器，建立了完整的工程进行测试。

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