第十天：定时器、看门狗、PWM、蜂鸣器、RTC原理及代码实战

1. 什么是定时器
   1. 定时器是SoC中常见外设
      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 x 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，就好像闹钟相对于人来说意义一样。       对于单核CPU,是单线程的,在同一时间内,只能做一件事情,就像人需要闹钟,SoC需要定时器一样

2. 定时器有什么用
   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时间,     重点是产生中断的条件是定时器产生的,定时器产生的信号就是计时结束标志.
   2. 定时器就好像CPU 的一个秘书一样,这个秘书专门帮CPU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。
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，这个计数器更加·根据一个时钟（这个时钟源来自于ARM的APB总线，然后经过内部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，计数器就计一次，定时器的时间就是计数器计数值x时钟周期。
   2. 定时器内部有一个寄存器TCNT，计时开始时我们会把一个总的计数值（譬如300）放入TCNT寄存器中，然后每隔一个时钟周期（假设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。
   3. 定时时间是由两个东西共同决定的：一个是TCNT中的计数值，一个是时钟周期。譬如上例中，定时周期就为300x1ms = 300ms。

4. 定时器和看门狗、RTC、蜂鸣器
   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像闹钟（定时器）和钟表（RTC）的差别一样。
   4. 蜂鸣器是一个发声设备，在我们ARM里面蜂鸣器是用定时器来驱动的。

2. S5PV210中的定时器

在S5PV210内部，一共有4类定时器件。这4类定时器件的功能、特征是不同的。

1. PWM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都是靠这个定时器模块的。
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（TCNTx时钟周期）信号的，称为systick,这个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，这里不会由自己来做，一般原厂提供的基础移植部分就已经包含了，不用深究。
3. 看门狗定时器本质也是一个定时器，和上面两个没有任何本质区别
4. 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。
5. 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，而且出问题后果很严重，此时一般都会用看门狗来进行系统复位。 本章节用两节课对210的看门狗进行讲解和编程
6. 实时时钟RTC（real time clock）
   1. 区分时间段和时间点。时间段是相对的，两个时间点相减会得到一个时间段；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启动的那一刻开始，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xx月xx日xx时xx分xx秒）。
   3. RTC和定时的区别，就相当于是钟表和闹钟的的区别。

以数据手册为教材：

3. S5PV210 中的PWM定时器 1
   1. 为什么叫PWM定时器
      1. 叫定时器说明它本质上的原理是定时器
      2. 叫PWM定时器，是因为这些定时器天然是用来产生PWM波形的。
   2. PWM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（因此不是为了生成PWM波形而是为了产生内部定时器中断产生的）
      2. S5PV210的5个PWM定时器的时钟源为 PCLK_PSYS，time0和time1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两级分频系统，将PCLK_PSYS两级分频后生成的时钟供给timer模块
   3. 框图解析

4. S5PV210的PWM定时器2
   1. 预分频器与分频器
      1. 两级分频是串联的，或者叫级联，所以两级分频的分频数是相乘 的。
      2. 两级分频的分频系数分别在TCFG0 和 TCFG1两个寄存器中设置；
      3. 预分频器有两个，prescaler0位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；所以预分频器的分频值范围为1~256 （注意实际分频值位prescaler value +1）。
      4. 分频器实质是一个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
      5. 计算一下两级分频下来，分频最小为1/2，分频最大为1/4096等。
      6. 使用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的值的设置的（范围为1~32次方），可知能定出来的时间最长为266548.27s（折合74小时多）

2. TCNT&TCMP、TCNTB&TCMPB、TCNTO
   1. TCNT和TCNTB是相对应的，TCNB是有地址的寄存器，供程序员操作；TCNT在内部和TCNTB相对应，他没有寄存器地址，程序员不能编程访问这个寄存器
   2. TCNT寄存器功能就是用来减一的，他是内部的不能读写，我们想TCNT中写要通过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。
   3. 工作流程就是：我们事先算好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，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），刷过去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寄存器来得知
   4. 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。
   5. 自动重载和双缓冲（auto-reload and double buffering）
      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. 但是现实中用定时器来做到的时候往往是循环的最简单最笨的方法就是写代码反复充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；但是现在的高级SoC中的定时器已经默认内置了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不用管了，它一个周期到了后会自己从TCNTB中再次装载值到TCNT中，再次启动定时器开始下个循环。

5. S5PV210的PWM定时器3
   1. 什么是PWM？
      1. PWM（pulse wide modulation   脉宽调制）
      2. 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
      3. PWM波形有两个重要参数一个周期T，另一个是占空比duty