嵌入式知識-ARM裸機-學習筆記（8）：SoC定時器與看門狗（WDT）
一、定時器
1. 定時器簡介
定時器是SoC中最常見的外設
（1）定時器與計數器。計數器是用來計數的（每隔一個固定時間會計一個數）；因為計數器的計數時間周期是固定的，是以到了一定時間隻要用計數值×計數時間周期，就能得到一個時間段，這個時間段就是我們定的時間（這就是定時器了）。
（2）定時器/計數器作為SoC的外設，主要用來實作定時執行代碼的功能。定時器相對于SoC來說，就好象鬧鐘相對于人來說意義一樣。
定時器有什麼用
（1）定時器可以讓SoC在執行主程式的同時，具有計時功能（通過定時器），到了一定時間（計時結束）後，定時器會産生中斷提醒CPU，CPU會去進行中斷并執行定時器中斷的ISR。進而去執行預先設定好的事件。
（2）定時器就好象是CPU的一個秘書一樣，這個秘書專門管幫CPU來計時，并到時間後提醒CPU要做某件事情。是以CPU有了定時器之後，隻需預先把自己xx時間之後必須要做的事情綁定到定時器中斷ISR即可，到了時間之後定時器就會以中斷的方式提醒CPU來處理這個事情。
定時器的原理
（1）定時器計時其實是通過計數來實作的。 定時器内部有一個計數器，這個計數器根據一個時鐘（這個時鐘源來自于ARM的APB總線，然後經過時鐘子產品内部的分頻器來分頻得到）來工作。每隔一個時鐘周期，計數器就計數一次，定時器的時間就是計數器計數值×時鐘周期。
（2）定時器内部有1個寄存器TCNT，計時開始時我們會把一個總的計數值（初值）放入TCNT寄存器中，然後每隔一個時鐘周期（假設為1ms）TCNT中的值會自動減1（硬體自動完成，不需要CPU軟體去幹預），直到TCNT中減為0的時候，TCNT就會觸發定時器中斷。
（3）定時時間是由2個東西共同決定的：一個是TCNT中的計數值，一個是時鐘周期，兩者的乘積即為最終定時的時間。
2. 與定時器有關的器件
看門狗
看門狗定時器和普通的定時器并無本質差別。定時器可以設定一個時間，在這個時間完成之前定時器不斷計時，時間到的時候定時器會複位CPU（重新開機系統）。
普通裝置重新開機不是問題，但是有些裝置人工重新開機存在困難。這時候我們希望系統能夠自己檢驗自己是否已經跑飛，并且在意識到自己跑飛的時候，可以很快的（幾個ms或者更短）自我重新開機。這個功能就要靠看門狗定時器來實作。
我們在應用程式中打開看門狗裝置，初始化好給它一個時間，然後應用程式使用一個線程來喂狗，這個線程的執行時間安全短于看門狗的複位時間。當系統（或者應用程式）異常後，喂狗線程自然就不工作了，然後到時候看門狗就會複位。
實戰中有時候為了絕對的可靠，我們并不會用SoC中自帶的看門狗，而是使用專門的外置的看門狗晶片來實作看門狗。
pwm定時器
PWM(pulse wide modulation 脈寬調制)：是一個周期性波形，周期為T，在每個周期内波形是完全相同的。每個周期内由一個高電平和一個低電平組成。
PWM波形有2個重要參數：一個是周期T，另一個是占空比duty（占空比就是一個周期内高電平的時間除以周期時間的商）。
對于一個PWM波形，知道了周期T和占空比duty，可以得到高電平時間為Txduty，低電平時間為Tx(1-duty)。 PWM波形其實就是用時間來控制電平高低，是以用定時器來實作PWM波形是天經地義的。
在S5PV210中，PWM波形産生有2個寄存器很關鍵，一個是TCNTB、一個是TCMPB。其中，TCNTB決定了PWM波形的周期，TCMPB決定了PWM波形的占空比。
最終生成的PWM波形的周期是：TCNTB×時鐘周期（PCLK_PSYS經過兩極分頻後得到的時鐘周期）。注意這個周期是PWM中高電平+低電平的總時間，不是其中之一。最終生成的PWM波形的占空比是：TCMPB/TCNTB。
RTC時鐘
RTC（real time clock）是實時時鐘，它和定時器的差别就好象鬧鐘（定時器）和鐘表（RTC）的差别一樣。也就是所謂的年月日時分秒。
RTC是SoC中一個内部外設，RTC有自己獨立的晶振提供RTC時鐘源（32.768KHz），内部有一些寄存器用來記錄時間（年月日時分秒星期）。一般情況下為了在系統關機時時間仍然在走，還會給RTC提供一個電池供電。
二、定時器常見用法
1. PWM定時器驅動蜂鳴器
蜂鳴器簡介
蜂鳴器裡面有2個金屬片，離的很緊但沒挨着；沒電的時候兩個片在彈簧本身張力作用下分開彼此平行；有電的時候兩邊分别充電，在異性電荷的吸力作用下兩個片挨着。我們隻要以快速的頻率給蜂鳴器的正負極：供電、斷電。進行這樣的循環，蜂鳴器的兩個彈簧片就會挨着分開挨着分開···形成敲擊，發出聲音。
根據以上的分析，可以看出，隻要用PWM波形的電壓信号來驅動蜂鳴器，把PWM波形的周期T設定為要發出的聲音信号的1/頻率即可；PWM的占空比隻要確定能驅動蜂鳴器即可。
PWM定時器主要寄存器
（1）TCFG0、TCFG1
這兩個寄存器是用來進行預分頻和分頻的，通過将PCLK進行分頻處理的到一個頻率較低的時鐘信号，用于驅動PWM定時器。
兩級分頻是串聯（級聯）的，是以兩級分頻的分頻數是相乘的。預分頻器有2個，prescaler0為timer0&timer1共用；prescaler1為timer2、3、4共用；兩個prescaler都是8個bit位，是以prescaler value範圍為0～255；是以預分頻器的分頻值範圍為1～256（注意實際分頻值為prescaler value + 1）。
（2）CON
第一次需要手工将TCNTB中的值重新整理到TCNT中去，以後就可以auto-reload了。
自動裝載機制就是當定時器初始化好開始計時後再不用管了，他一個周期到了後會自己從TCNTB中再次裝載值到TCNT中，再次啟動定時器開始下個循環。
（3）TCNTB2、TCMPB2
通過改變TCMPB與TCNTB的比值即可改變PWM波的占空比。
除了TCNTB和TCMPB外，還有個寄存器叫TCNT。 TCNT和TCNTB是相對應的，TCNTB是有位址的寄存器，供程式員操作；TCNT在内部和TCNTB相對應，它沒有寄存器位址，程式員不能程式設計通路這個寄存器。
TCNT寄存器功能就是用來減1的，它是内部的不能讀寫；我們向TCNT中寫要通過TCNTB往進寫；讀取TCNT寄存器中的值要通過讀取相對應的TCNTO寄存器。
工作流程就是：我們事先算好TCNT寄存器中開始減的那個數（譬如300），然後将之寫入TCNTB寄存器中，在啟動timer前，将TCNTB中的值刷到TCNT寄存器中（有一位寄存器專門用來操作刷資料過去的），刷過去後就可以啟動定時器開始計時；在計時過程中如果想知道TCNT寄存器中的值減到多少了，可以讀取相應的TCNTO寄存器來得知。
2. 看門狗定時器
看門狗主要用到的寄存器
（1）WTCON
在這裡要解釋一下，如果設定為中斷模式的話，即需要寫ISR函數，并且在配置中斷模式時，要将複位禁止。如果設定為複位模式，如果在規定時間内沒有喂狗（重裝載初值），系統則會複位，在配置為複位模式時，要将中斷模式禁止。
在配置完成的最後，要将WTCON的第5位置1，使能看門狗程式。
（2）WTDAT、WTCNT
（3）WTCLRINT
當看門狗被設定為中斷模式時，此寄存器用來清除中斷。
補充：當設定看門狗為中斷模式時
首先要将看門狗的中斷實體号與ISR通過VECTADDR進行綁定：
之後将中斷配置好之後使能中斷，并且在ISR程式執行的末尾設定清中斷和清看門狗中斷。