AWorksLP 對外設進行了高度抽象化，為同一類外設提供了相同的接口，應用程式可以輕松跨平台。本文以MR6450平台為例，介紹AWorksLP HWTimer 外設基本用法。
簡介
在AWorksLP中将硬體定時器分為了4類，即延時型、計數型、周期型和輸入捕獲型硬體定時器。
- 延時型硬體定時器：
- 由硬體定時器外設提供的延時功能。
- 計數型硬體定時器：
- 提供較精确的類似時間戳的功能。
- 周期型硬體定時器：
- 可設定中斷頻率的計數器，不僅能提供計數器的功能，也能根據中斷頻率提供更精确的定時。
- 輸入捕獲定時器：
- 可測量脈沖寬度或者測量頻率。
接口介紹
延時型硬體定時器：
| 函數原型 | 簡要描述 |
| aw_err_t aw_hwtimer_delay (int fd, struct aw_timespec *p_tv); | 延時 |
| aw_err_t aw_hwtimer_delay_cancel (int fd); | 取消延時 |
計數型硬體定時器：
| 函數原型 | 簡要描述 |
| aw_err_t aw_hwtimer_count_start (int fd); | 啟動一個計數型硬體定時器 |
| aw_err_t aw_hwtimer_count_stop (int fd); | 停止一個計數型硬體定時器 |
| aw_err_t aw_hwtimer_count_get (int fd, uint64_t *p_count); | 讀取計數值 |
| aw_err_t aw_hwtimer_count_rate_get (int fd, uint32_t *p_rate); | 擷取計數時鐘頻率 |
| aw_err_t aw_hwtimer_count_rate_set (int fd, uint32_t rate); | 設定計數時鐘頻率 |
| aw_err_t aw_hwtimer_count_rate_set_accurate (int fd, uint32_t rate_numerator, uint32_t rate_denominator); | 以精确化的方式設定計數時鐘頻率 |
| aw_err_t aw_hwtimer_count_rate_get_accurate (int fd, uint32_t *p_rate_numerator, uint32_t *p_rate_denominator); | 擷取計數時鐘頻率的精确描述 |
周期型硬體定時器：
| 函數原型 | 簡要描述 |
| aw_err_t aw_hwtimer_period_wait (int fd, uint32_t wait_ms); | 等待定時器周期中斷 |
| aw_err_t aw_hwtimer_period_intr (int fd); | 打斷周期型定時器的等待操作 |
| aw_err_t aw_hwtimer_period_start (int fd); | 啟動定時器 |
| aw_err_t aw_hwtimer_period_stop (int fd); | 停止定時器 |
| aw_err_t aw_hwtimer_period_count_get (int fd, uint64_t *p_count); | 讀取計數值 |
| aw_err_t aw_hwtimer_period_count_freq_get (int fd, uint32_t *p_rate); | 擷取周期型定時器的硬體計數頻率（不是中斷頻率） |
| aw_err_t aw_hwtimer_period_count_freq_get_frac (int fd, aw_hwtimer_rate_t *p_rate); | 以更精确的分數形式擷取周期型定時器的硬體計數頻率（不是中斷頻率） |
| aw_err_t aw_hwtimer_period_intr_freq_set (int fd, uint32_t intr_freq); | 設定中斷頻率 |
| aw_err_t aw_hwtimer_period_intr_freq_get (int fd, uint32_t *p_intr_freq); | 擷取中斷頻率 |
| aw_err_t aw_hwtimer_period_intr_freq_set_frac (int fd, aw_const aw_hwtimer_rate_t *p_intr_freq); | 設定中斷頻率(以更精确的分數形式) |
| aw_err_t aw_hwtimer_period_intr_freq_get_frac (int fd, aw_hwtimer_rate_t *p_intr_freq); | 擷取中斷頻率(以更精确的分數形式) |
輸入捕獲型硬體定時器：
| 函數原型 | 簡要描述 |
| aw_err_t aw_hwtimer_cap_start (int fd); | 啟動輸入捕獲型硬體定時器 |
| aw_err_t aw_hwtimer_cap_stop (int fd); | 停止輸入捕獲型硬體定時器 |
| aw_err_t aw_hwtimer_cap_read (int fd, uint64_t *p_cap_val, uint32_t timeout_ms); | 讀取一個捕獲到的事件的計數值 |
| aw_err_t aw_hwtimer_cap_intr (int fd); | 打斷阻塞read讀操作 |
| aw_err_t aw_hwtimer_cap_config_set (int fd, aw_const aw_hwtimer_cap_config_t *p_config); | 配置輸入捕獲型硬體定時器 |
| aw_err_t aw_hwtimer_cap_config_get (int fd, aw_hwtimer_cap_config_t *p_config); | 擷取輸入捕獲型硬體定時器的配置 |
使用樣例
AWorksLP SDK相關使用請參考《AWorksLP SDK快速入門（MR6450）——開箱體驗》一文，本文不在贅述。
1. 周期型定時器
{SDK}\demos\peripheral\hwtimer路徑下為硬體定時器例程，預設運作的是demo_hwtimer.c 周期型定時器的代碼，例程關鍵代碼如下：
/**
* \brief 硬體定時器中斷服務函數。
* \param[in] p_arg : 任務參數
*/
static void mytimer_isr (void *p_arg)
{
aw_gpio_toggle((int)p_arg);
aw_kprintf("enter isr \n\r");
}
/**
* \brief hwtimer 測試函數
*/
aw_local void* __task_handle (void *arg)
{
int fd;
aw_err_t ret;
uint32_t count = 5;
aw_hwtimer_rate_t p_intr_freq;
p_intr_freq.rate_denominator = 5;
p_intr_freq.rate_numerator = 1;
fd = aw_open(CONFIG_DEMO_HWTIMER_PEROID_DEV_NAME, AW_O_RDWR, 0);
if (fd < 0) {
aw_kprintf("hwtimer open failed:%d \n\r", fd);
while(1);
}
ret = aw_hwtimer_period_intr_freq_set_frac(fd, &p_intr_freq);
while (count) {
aw_hwtimer_period_wait(fd, 500);
mytimer_isr(arg);
count --;
}
// 配置每秒中斷2次
ret = aw_hwtimer_period_intr_freq_set(fd, 2);
ret = aw_hwtimer_period_start(fd);
if (ret != AW_OK) {
aw_kprintf("Timer allocation fail!\n");
}
ret = aw_hwtimer_period_wait(fd, AW_WAIT_FOREVER);
while (1) {
aw_hwtimer_period_wait(fd, AW_WAIT_FOREVER);
mytimer_isr(arg);
}
for (;;) {
aw_mdelay(1000);
}
aw_close(fd);
return 0;
} 在代碼中先使用了aw_hwtimer_period_intr_freq_set_frac 接口，以分數的形式設定中斷頻率，使用aw_hwtimer_period_start接口啟動定時器。在循環中使用aw_hwtimer_period_wait 接口阻塞等待中斷的産生、中斷産生後繼續執行mytimer_isr函數使LED 燈狀态翻轉，由于設定的頻率為五分之一，是以5秒LED 燈的狀态翻轉一次；循環一定次數後用aw_hwtimer_period_intr_freq_set 接口設定中斷頻率為2HZ，循環等待中斷、翻轉LED。
實驗現象為LED燈先以5s的頻率閃爍，同時序列槽列印同時資訊。閃爍一定次數後以0.5s的頻率LED閃爍，同時序列槽列印資訊。
下表為使用硬體周期型定時器，在中斷中進行引腳翻轉，通過邏輯分析儀所測量出的實際資料，在使用設計時可作為部分參考依據。
| 定時時間（s） | 實際時間（s） |
| 0.010000000 | 0.010000115 |
| 0.020000000 | 0.019999940 |
| 0.030000000 | 0.029999980 |
| 0.040000000 | 0.040000035 |
| 0.050000000 | 0.049999830 |
| 0.100000000 | 0.100000075 |
| 0.200000000 | 0.200000020 |
| 0.500000000 | 0.500000070 |
| 1.000000000 | 1.000000760 |
| 2.000000000 | 1.999999340 |
| 3.000000000 | 3.000002760 |
| 4.000000000 | 4.000001980 |
| 5.000000000 | 5.000004310 |
| 10.000000000 | 10.000008300 |
2. 計數型定時器
在config配置腳本中選擇hwtimer count計數型定時器測試如圖1所示。
圖1 計數型定時器例程
儲存後重新Build工程，編譯好後運作的是demo_hwtimer_count.c的代碼，例程關鍵代碼如下：
aw_local void* __task_handle (void *arg)
{
uint32_t count = 0;
int fd, led_fd;
int ret;
uint32_t start_count;
fd = aw_open(CONFIG_DEMO_HWTIMER_PEROID_DEV_NAME, AW_O_RDWR, 0);
if (fd < 0) {
aw_kprintf("hwtimer open fail! :%d\n",fd);
return;
}
/* 打開裝置會點亮LED */
led_fd = aw_open("/dev/led_run", AW_O_RDWR, 0);
if (led_fd < 0) {
aw_kprintf("led open fail! :%d\n", led_fd);
aw_close(fd);
return;
}
ret = aw_hwtimer_count_rate_get(fd, &start_count);
if (ret != AW_OK) {
aw_kprintf("Timer count rate get fail!\n");
aw_close(fd);
aw_close(led_fd);
return;
}
// 設定時鐘頻率
ret = aw_hwtimer_count_rate_set(fd, start_count/2);
if (ret != AW_OK) {
aw_kprintf("Timer count rate set fail!\n");
aw_close(fd);
aw_close(led_fd);
return;
}
ret = aw_hwtimer_count_start(fd);
if (ret != AW_OK) {
aw_kprintf("Timer start fail!\n");
aw_close(fd);
aw_close(led_fd);
return;
}
for (;;) {
aw_led_toggle(led_fd);
aw_mdelay(500);
aw_led_toggle(led_fd);
aw_hwtimer_count_get(fd, &count);
aw_kprintf("Count is %d\r\n", count);
}
aw_close(fd);
aw_close(led_fd);
return 0;
} 在上述代碼中使用了aw_hwtimer_count_rate_get接口擷取改定時器時鐘頻率，可以在調試模式下檢視擷取到的參數，為100M 如圖2所示。
圖2 檢視參數
使用aw_hwtimer_count_rate_set接口設定定時器時鐘的頻率為50M，使用aw_hwtimer_count_start接口開啟定時器，使用aw_hwtimer_count_get接口在循環中每延時500ms擷取一次計數值，并在序列槽中列印，列印結果如圖3所示。
圖3 序列槽列印計數值
列印出的計數值中，相鄰兩個計數值之差為25M，是由于設定定時器頻率為50M，每延時500ms計數值增加25M。
3. 延時型定時器
在config配置腳本中選擇hwtimer delay延時型定時器測試如圖4所示。
圖4 計數型定時器例程
儲存後重新Build工程，編譯好後運作的是demo_hwtimer_count.c的代碼，例程關鍵代碼如下：
aw_local void* __task_handle (void *arg)
{
int i;
int fd;
aw_err_t ret;
aw_timespec_t timespec;
aw_timestamp_t start_timestamp, stop_timestamp;
aw_timestamp_freq_t timestamp_freq;
uint64_t delay_ns, diff;
uint32_t ns_numerator = 1000000000;
timestamp_freq = aw_timestamp_freq_get();
while (0 == (timestamp_freq % 10)) {
timestamp_freq /= 10;
ns_numerator /= 10;
}
fd = aw_open(CONFIG_DEMO_HWTIMER_DELAY_DEV_NAME, AW_O_RDWR, 0);
if (fd < 0) {
aw_kprintf("hwtimer open failed:%d \n\r", fd);
while(1);
}
delay_ns = 2001000;
for (i = 0; i < 100; i++) {
timespec.tv_sec = delay_ns / 1000000000u;
timespec.tv_nsec = (uint32_t)(delay_ns % 1000000000u);
start_timestamp = aw_timestamp_get();
ret = aw_hwtimer_delay(fd, ×pec);
if (ret !=AW_OK) {
aw_kprintf("hwtimer delay failed:%d \n\r", ret);
}
aw_barrier();
stop_timestamp = aw_timestamp_get();
stop_timestamp -= start_timestamp;
diff = stop_timestamp;
diff *= ns_numerator;
diff /= timestamp_freq;
diff = diff - delay_ns;
aw_kprintf(
"hwtimer_delay delay = %u,diff = %u ns\n",
(uint32_t)delay_ns,
(uint32_t)diff);
delay_ns += 100000;
}
aw_close(fd);
return 0;
} 上述代碼中在延時開始前使用aw_timestamp_get接口記錄時間戳，使用aw_hwtimer_delay接口進行延時，延時結束後記錄結束時間戳，用兩個時間戳的內插補點通過換算，用于對比延時不同時間下與timestamp相比的誤差，并在序列槽中列印，列印後增加延時時間，再次循環，序列槽列印結果如下圖所示。
圖5 序列槽列印結果
因外設接口調用時代碼執行需要時間以及晶振等硬體會導緻誤差，分析例程列印資料可得，延時性定時器的軟體開銷在同一硬體以及接口下，其誤差基本是一緻的。
4. 捕獲型定時器
{SDK}\demos\peripheral\cap路徑下為捕獲型定時器例程，例程關鍵代碼如下：
/* 單邊沿觸發*/
static void test_cap_single_edge(
int fd,
int gpio_cap,
uint32_t ms,
aw_hwtimer_cap_config_t *p_config,
int is_rising)
{
uint64_t cap_val1, cap_val2;
aw_err_t ret;
// 制造兩次上升沿
mk_edge(gpio_cap, 5);
aw_task_delay(ms);
mk_edge(gpio_cap, 5);
// 此時應該産生了兩次捕獲事件
// 把它們讀出來
ret = aw_hwtimer_cap_read(fd, &cap_val1, AW_WAIT_FOREVER);
if (AW_OK != ret) {
aw_kprintf("cap read cap_val1 failed \n");
return;
}
ret = aw_hwtimer_cap_read(fd, &cap_val2, AW_WAIT_FOREVER);
if (AW_OK != ret) {
aw_kprintf("cap read cap_val2 failed \n");
return;
}
cap_val2 -= cap_val1;
cap_val2 *= 1000000;
cap_val2 /= p_config->sample_rate;
if (is_rising) {
aw_kprintf("two rising edge between %u ms \n", ms + 5);
}
else {
aw_kprintf("two falling edge between %u ms \n", ms + 5);
}
aw_kprintf("two capture events between %llu us \n", cap_val2);
}
static void demo_cap_base(int gpio_cap)
{
int fd;
aw_err_t ret;
aw_hwtimer_cap_config_t config;
// 使得測試GPIO輸出為0
aw_gpio_set(gpio_cap, 0);
fd = aw_open(CONFIG_DEMO_HWTIMER_CAP_DEV_NAME, AW_O_RDWR, 0);
if (fd < 0) {
aw_kprintf("cap open failed!\n");
return;
}
// 擷取捕獲定時器的配置
ret = aw_hwtimer_cap_config_get(fd, &config);
if (ret != AW_OK) {
aw_kprintf("cap config get failed...\r\n");
aw_close(fd);
return ;
}
#if CONFIG_SINGLE_EDGE
int is_rising;
// 配置為上升沿觸發捕獲
config.cap_edge_flags = AW_CAPTURE_RISING_EDGE;
is_rising = 1;
ret = aw_hwtimer_cap_config_set(fd, &config);
if (ret != AW_OK) {
aw_kprintf("cap config set failed...\r\n");
aw_close(fd);
return ;
}
ret = aw_hwtimer_cap_start(fd);
if (ret != AW_OK) {
aw_kprintf("cap start failed...\r\n");
aw_close(fd);
return ;
}
test_cap_single_edge(fd, gpio_cap, 20, &config, is_rising);
#endif
aw_close(fd);
} 在CAP 例程中預設使用的是timer5_chan0，這個通道對應的引腳是PF08，可以通過檢視工程下timer5_chan0 對應的.h檔案得知所使用的引腳的編号為168，通過檢視hpm_pin.h頭檔案可知編号168對應的引腳為PF08 如下圖所示。
圖6 預設通道
圖7 對應引腳編号
圖8 對應引腳
本實驗中還用到了PF09 這個引腳，用于産生捕獲事件，PF09 和 PF08 這兩個引腳在開發闆上并沒有引出來，不利于這次實驗，需要修改這兩個引腳。
圖9 捕獲産生引腳
參考{SDK} platforms\platform-hpm-aworks-lp\boards\EPC6450-AWI\dts 下的pins.dts 引腳描述檔案，找到timer4_chan1 如圖10所示，timer4_chan1 使用的引腳是PE25, 對應着開發闆排針 UTX1 絲印的位置。
圖10 捕獲産生引腳
打開配置界面将timer5_chan0 修改為timer4_chan1 如圖11所示，修改後點選儲存，重新build工程。
圖11 配置界面
将CAP_GPIO 對應的引腳改為PIN_PE24，對應着開發闆排針 URX1 絲印的位置，如圖12所示。
圖12 CAP引腳
将 PE25 , PE24 這兩個引腳，也就是排針上 URX1 和 UTX1 短接。
圖13 引腳位置
上訴代碼中使用aw_hwtimer_cap_config_get接口擷取捕獲定時器的配置資訊，配置AW_CAPTURE_RISING_EDGE單通道模式後使用aw_hwtimer_cap_config_set接口配置捕獲定時器。使用aw_hwtimer_cap_start接口啟動定時器。在test_cap_single_edge函數中調用mk_edge函數制造兩次上升沿，使用aw_hwtimer_cap_read接口讀取這兩次事件捕獲到的計數值，計算出內插補點後在序列槽上顯示。
在test_cap_single_edge函數中使用mk_edge函數中控制CAP_GPIO引腳輸出高電平後延時5ms再輸出低電平。延時20ms後再次調用mk_edge函數，是以兩次上升沿事件間隔應為25ms。序列槽列印結果如下圖所示。
圖14 序列槽列印結果
至此，所有類型的硬體定時器樣例均已展示完畢，在軟體應用設計中可根據實際需求選取不同類型的定時器進行使用。更多其他類型外設的用法介紹，請關注後續同系列推文
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