第十四章 ZYNQ 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Miz702 PC 开发环境版本：Vivado 2015.4 Xilinx SDK 2015.4

14.1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：

14.1.1软件中断(SGI)

SGI通过写ICDSGIR寄存器产生SGI.

14.1.2共享中断SPI

通过PS和PL内各种I/O和存储器控制器产生。

14.1.3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：

14.1.4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Miz702的ARM工作频率为666MHZ,则私有定时器的频率为333MHz.
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

14.2 搭建硬件工程

Step1:新建一个名为为Miz702_sys的工程

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

Step3:由于Miz702兼容zedboard 因此选择zedboard开发包

Step4:单击Finish

14.3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Run Block Automation

Step6:直接单击OK

Step7:在你点击了OK后，你会发现DDR以及FICED_IO自劢的延伸出来。

Step8: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：

Step9: 右击 system.bd, 单击Generate Output Products

Step10:支部操作会产生执行、仿真、综合的文件

Step11:右击system.bd 选择 Create HDL Wrapper 这步的作用是产生顶层的HDL文件

Step12:选择Leave Let Vivado manager wrapper and auto-update 然后单击OK

Step13:执行->产生bit文件

14.4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

14.5 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

}

14.6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。

14.7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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