3.6 定时器实验

一、实验目的

本节课主要学习K210的定时器功能。

二、实验准备

1.实验元件

独立按键BOOT、RGB灯

2.元件特性

K210芯片定时器总共有3个，每个定时器有4路通道。每个定时器可以设置触发间隔，和定时器中断处理函数。

3.硬件连接

K210开发板出厂默认已经焊接好BOOT按键和RGB灯。按键连接的引脚为IO16。RGB灯R连接的是IO6，G连接的是IO7, B连接的是IO8。

4.SDK中对应API功能

对应的头文件 timer.h

为用户提供以下接口：

• timer_init：初始化定时器。

• timer_set_interval：设置定时间隔。

• timer_set_irq (0.6.0 后不再支持，请使用timer_irq_register)

• timer_set_enable：使能/禁止定时器。

• timer_irq_register：注册定时器中断回调函数。

• timer_irq_deregister：注销定时器中断。

三、实验原理

定时器的核心其实是加1计数器，对机器周期进行计数，每过一个机器周期，计数器自动加1，直到计数器计满溢出。由于计数的周期是固定的，所以根据计数的多少就可以很方便的计算出计数的时间，当符合自己设定的超时时间，则调用中断回调函数，然后重新开始计数。

四、实验过程

1.首先根据上面的硬件连接引脚图，K210的硬件引脚和软件功能使用的是FPIOA映射关系。

这里要注意的是程序里操作的都是软件引脚，所以需要先把硬件引脚映射成软件GPIO功能，操作的时候直接操作软件GPIO即可。由于没有新增加硬件设备，所以初始化与上一节课是一样的。

2.第二步需要初始化外部中断服务，并且使能全局中断。如果没有这一步操作，系统的中断就不会运行，所以也不会调用中断回调函数。

3.在使用RGB灯前需要初始化，也就是把RGB灯的软件GPIO设置为输出模式。

4.然后关闭RGB灯，同样是设置RGB灯的GPIO为高电平则可以让RGB灯熄灭。

5.使用BOOT按键同样需要初始化，设置BOOT键为上拉输入模式，设置按键的GPIO电平触发模式为上升沿和下降沿，也可以设置单上升沿或单下降沿等，设置BOOT按键的中断回调函数为key_irq_cb，参数为空NULL。

6.每次BOOT按下或者松开都会触发中断函数key_irq_cb，在中断里先读取当前按键的状态，保存到key_state中，并且根据key_state的状态设置定时器的状态，当被按下时停止定时器，当被松开时打开定时器。

7.初始化定时器，这里使用的是定时器0通道0，超时时间为500毫秒，定时器中断回调函数为timer_timeout_cb，参数为g_count。

8.定时器中断内的处理，每次中断的时候修改RGB灯的亮灭。此函数相当于定时器打开的情况下，每0.5秒切换一次RGB灯点亮白色或熄灭的状态。

9.点亮RGB灯亮白色的函数为rgb_all_on，即RGB灯内部三种颜色的灯一起亮就变为白色。

10.最后是一个while(1)循环，这个是必须的，否则系统就会退出，不再运行。

11.编译调试，烧录运行

把本课程资料中的timer复制到SDK中的src目录下，

然后进入build目录，运行以下命令编译。

cmake .. -DPROJ=timer -G "MinGW Makefiles"

make

编译完成后，在build文件夹下会生成timer.bin文件。

使用type-C数据线连接电脑与K210开发板，打开kflash，选择对应的设备，再将程序固件烧录到K210开发板上。

五、实验现象

烧录完成固件后，系统会弹出一个终端界面，如果没有弹出终端界面的可以打开串口助手显示调试内容。

RGB灯亮白色，每0.5秒后熄灭再亮白色，一直循环，当按住BOOT键时，定时器停止，RGB灯保存当前的状态，不再切换状态，当松开BOOT键时，定时器恢复启动，RGB灯又开始每0.5秒切换状态。

六、实验总结

1.定时器可以设置纳秒级别的超时时间，并且可以设置中断回调。

2.定时器可以通过控制使能与禁止的方式来暂停和重新启动，而不需要重新配置。

3.K210总共有三个定时器，每个定时器有四个通道。

附：API

对应的头文件 timer.h

timer_init

描述

初始化定时器。

函数原型

void timer_init(timer_device_number_t timer_number)

参数

返回值

无。

timer_set_interval

描述

设置定时间隔。

函数原型

size_t timer_set_interval(timer_device_number_t timer_number, timer_channel_number_t channel, size_t nanoseconds)

参数

返回值

实际的触发间隔（纳秒）。

timer_set_irq

描述

设置定时器触发中断回调函数，该函数已废弃，替代函数为timer_irq_register。

函数原型

void timer_set_irq(timer_device_number_t timer_number, timer_channel_number_t channel, void(*func)(),  uint32_t priority)

参数

返回值

无。

timer_set_enable

描述

使能禁用定时器。

函数原型

void timer_set_enable(timer_device_number_t timer_number, timer_channel_number_t channel, uint32_t enable)

参数

返回值

无。

timer_irq_register

描述

注册定时器触发中断回调函数。

函数原型

int timer_irq_register(timer_device_number_t device, timer_channel_number_t channel, int is_single_shot, uint32_t priority, timer_callback_t callback, void *ctx);

参数

返回值

timer_irq_deregister

描述

注销定时器中断函数。

函数原型

int timer_irq_deregister(timer_device_number_t device, timer_channel_number_t channel)

参数

返回值

举例

/* 定时器0 通道0 定时1秒打印Time OK! */

void irq_time(void)

{

    printf("Time OK!n");

}

plic_init();

timer_init(TIMER_DEVICE_0);

timer_set_interval(TIMER_DEVICE_0, TIMER_CHANNEL_0, 1e9);

timer_set_irq(TIMER_DEVICE_0, TIMER_CHANNEL_0, irq_time, 1);

timer_set_enable(TIMER_DEVICE_0, TIMER_CHANNEL_0, 1);

sysctl_enable_irq();

数据类型

相关数据类型、数据结构定义如下：

·         timer_device_number_t：定时器编号。

·         timer_channel_number_t：定时器通道号。

·         timer_callback_t：定时器回调函数。

timer_device_number_t

描述

定时器编号

定义

typedef enum _timer_deivce_number

{

    TIMER_DEVICE_0,

    TIMER_DEVICE_1,

    TIMER_DEVICE_2,

    TIMER_DEVICE_MAX,

} timer_device_number_t;

成员

timer_channel_number_t

描述

定时器通道号。

定义

typedef enum _timer_channel_number

{

    TIMER_CHANNEL_0,

    TIMER_CHANNEL_1,

    TIMER_CHANNEL_2,

    TIMER_CHANNEL_3,

    TIMER_CHANNEL_MAX,

} timer_channel_number_t;

成员

timer_callback_t

描述

定时器回调函数。

定义

typedef int (*timer_callback_t)(void *ctx);