1、 高精度延时简介

        1.1 GPT 定时器简介

• ①、一个可选时钟源的 32 位向上计数器。
• ②、两个输入捕获通道，可以设置触发方式。
• ③、三个输出比较通道，可以设置输出模式。
• ④、可以生成捕获中断、比较中断和溢出中断。
• ⑤、计数器可以运行在重新启动(restart)或(自由运行)free-run 模式。
• GPT 定时器的可选时钟源如图 20.1.1.1 所示：

• ①、此部分为 GPT 定时器的时钟源，前面已经说过了，本章例程选择 ipg_clk 作为 GPT 定时器时钟源。
• ②、此部分为 12 位分频器，对时钟源进行分频处理，可设置 0~4095，分别对应 1~4096 分频。
• ③、经过分频的时钟源进入到 GPT 定时器内部 32 位计数器。
• ④和⑤、这两部分是 GPT 的两路输入捕获通道，本章不讲解 GPT 定时器的输入捕获。
• ⑥、此部分为输出比较寄存器，一共有三路输出比较，因此有三个输出比较寄存器，输出比较寄存器是 32 位的。
• ⑦、此部分位输出比较中断，三路输出比较中断，当计数器里面的值和输出比较寄存器里面的比较值相等就会触发输出比较中断。

        自由运行(free-run) 模式 ：当 GPTx_CR(x=1 ， 2) 寄存器的 FRR 位置 1 时候 GPT 工作在此模 式下，此模式适用于所有三个比较通道，当比较事件发生以后并不会复位计数器，而是继续计 数，直到计数值为 0XFFFFFFFF ，然后重新回滚到 0X00000000 。

        接下来看一下 GPT 定时器几个重要的寄存器，第一个就是 GPT 的配置寄存器 GPTx_CR ， 此寄存器的结构如图 20.1.1.3 所示：

寄存器 GPTx_CR 我们用到的重要位如下：

        SWR(bit15)：复位 GPT 定时器，向此位写 1 就可以复位 GPT 定时器，当 GPT 复位完成以后此为会自动清零。

        FRR(bit9)： 运行模式选择，当此位为 0 的时候比较通道 1 工作在重新启动 (restart) 模式。当此位为 1 的时候所有的三个比较通道均工作在自由运行模式 (free-run) 。

        CLKSRC(bit8:6)： GPT 定时器时钟源选择位，为 0 的时候关闭时钟源；为 1 的时候选择ipg_clk 作为时钟源；为 2 的时候选择 ipg_clk_highfreq 为时钟源；为 3 的时候选择外部时钟为时钟源；为 4 的时候选择 ipg_clk_32k 为时钟源；为 5 的时候选择 ip_clk_24M 为时钟源。本章例程选择 ipg_clk 作为 GPT 定时器的时钟源，因此此位设置位 1(0b001) 。

        ENMOD(bit1)： GPT 使能模式，此位为 0 的时候如果关闭 GPT 定时器，计数器寄存器保存定时器关闭时候的计数值。此位为 1 的时候如果关闭 GPT 定时器，计数器寄存器就会清零。

        EN(bit)： GPT 使能位，为 1 的时候使能 GPT 定时器，为 0 的时候关闭 GPT 定时器。

接下来看一下 GPT 定时器的分频寄存器 GPTx_PR ，此寄存器结构如图 20.1.1.4 所示：

寄存器 GPTx_PR 我们用到的重要位就一个： PRESCALER(bit11:0) ，这就是 12 位分频值，可设置 0~4095 ，分别对应 1~4096 分频。

接下来看一下 GPT 定时器的状态寄存器 GPTx_SR ，此寄存器结构如图 20.1.1.5 所示：

        1.2 定时器实现高精度延时原理

3、 实验程序编写

#ifndef __BSP_DELAY_H
#define __BSP_DELAY_H
#include "imx6ul.h"/* 函数声明 */
void delay_init(void);
void delayus(unsigned    int usdelay);
void delayms(unsigned	 int msdelay);
void delay(volatile unsigned int n);
void gpt1_irqhandler(void);#endif

#include "bsp_delay.h"/** @description	: 延时有关硬件初始化,主要是GPT定时器GPT定时器时钟源选择ipg_clk=66Mhz* @param		: 无* @return 		: 无*/
void delay_init(void)
{GPT1->CR = 0; 					/* 清零，bit0也为0，即停止GPT  			*/GPT1->CR = 1 << 15;				/* bit15置1进入软复位 				*/while((GPT1->CR >> 15) & 0x01);	/*等待复位完成 						*//** GPT的CR寄存器,GPT通用设置* bit22:20	000 输出比较1的输出功能关闭，也就是对应的引脚没反应* bit9:    0   Restart模式,当CNT等于OCR1的时候就产生中断* bit8:6   001 GPT时钟源选择ipg_clk=66Mhz* bit*/GPT1->CR = (1<<6);/** GPT的PR寄存器，GPT的分频设置* bit11:0  设置分频值，设置为0表示1分频，*          以此类推，最大可以设置为0XFFF，也就是最大4096分频*/GPT1->PR = 65;	/* 设置为65，即66分频，因此GPT1时钟为66M/(65+1)=1MHz *//** GPT的OCR1寄存器，GPT的输出比较1比较计数值，*	GPT的时钟为1Mz，那么计数器每计一个值就是就是1us。* 为了实现较大的计数，我们将比较值设置为最大的0XFFFFFFFF,* 这样一次计满就是：0XFFFFFFFFus = 4294967296us = 4295s = 71.5min* 也就是说一次计满最多71.5分钟，存在溢出*/GPT1->OCR[0] = 0XFFFFFFFF;GPT1->CR |= 1<<0;			//使能GPT1/* 一下屏蔽的代码是GPT定时器中断代码，* 如果想学习GPT定时器的话可以参考一下代码。*/
#if 0/** GPT的PR寄存器，GPT的分频设置* bit11:0  设置分频值，设置为0表示1分频，*          以此类推，最大可以设置为0XFFF，也就是最大4096分频*/GPT1->PR = 65;	//设置为1，即65+1=66分频，因此GPT1时钟为66M/66=1MHz/** GPT的OCR1寄存器，GPT的输出比较1比较计数值，* 当GPT的计数值等于OCR1里面值时候，输出比较1就会发生中断* 这里定时500ms产生中断，因此就应该为1000000/2=500000;*/GPT1->OCR[0] = 500000;/** GPT的IR寄存器，使能通道1的比较中断* bit0： 0 使能输出比较中断*/GPT1->IR |= 1 << 0;/** 使能GIC里面相应的中断，并且注册中断处理函数*/GIC_EnableIRQ(GPT1_IRQn);	//使能GIC中对应的中断system_register_irqhandler(GPT1_IRQn, (system_irq_handler_t)gpt1_irqhandler, NULL);	//注册中断服务函数	
#endif}#if 0
/* 中断处理函数 */
void gpt1_irqhandler(void)
{ static unsigned char state = 0;state = !state;/** GPT的SR寄存器，状态寄存器* bit2： 1 输出比较1发生中断*/if(GPT1->SR & (1<<0)) {led_switch(LED2, state);}GPT1->SR |= 1<<0; /* 清除中断标志位 */
}
#endif/** @description		: 微秒(us)级延时* @param - value	: 需要延时的us数,最大延时0XFFFFFFFFus* @return 			: 无*/
void delayus(unsigned    int usdelay)
{unsigned long oldcnt,newcnt;unsigned long tcntvalue = 0;	/* 走过的总时间  */oldcnt = GPT1->CNT;while(1){newcnt = GPT1->CNT;if(newcnt != oldcnt){if(newcnt > oldcnt)		/* GPT是向上计数器,并且没有溢出 */tcntvalue += newcnt - oldcnt;else  					/* 发生溢出    */tcntvalue += 0XFFFFFFFF-oldcnt + newcnt;oldcnt = newcnt;if(tcntvalue >= usdelay)/* 延时时间到了 */break;			 		/*  跳出 */}}
}/** @description		: 毫秒(ms)级延时* @param - msdelay	: 需要延时的ms数* @return 			: 无*/
void delayms(unsigned	 int msdelay)
{int i = 0;for(i=0; i<msdelay; i++){delayus(1000);}
}/** @description	: 短时间延时函数* @param - n	: 要延时循环次数(空操作循环次数，模式延时)* @return 		: 无*/
void delay_short(volatile unsigned int n)
{while(n--){}
}/** @description	: 延时函数,在396Mhz的主频下* 			  	  延时时间大约为1ms* @param - n	: 要延时的ms数* @return 		: 无*/
void delay(volatile unsigned int n)
{while(n--){delay_short(0x7ff);}
}

#include "bsp_clk.h"
#include "bsp_delay.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_beep.h"
#include "bsp_key.h"
#include "bsp_int.h"
#include "bsp_keyfilter.h"/** @description	: main函数* @param 		: 无* @return 		: 无*/
int main(void)
{unsigned char state = OFF;int_init(); 				/* 初始化中断(一定要最先调用！) */imx6u_clkinit();			/* 初始化系统时钟 			*/delay_init();				/* 初始化延时 			*/clk_enable();				/* 使能所有的时钟 			*/led_init();					/* 初始化led 			*/beep_init();				/* 初始化beep	 		*/while(1)			{	state = !state;led_switch(LED0, state);delayms(500);}return 0;
}

4、 编写 Makefile 和链接脚本

5、编译下载

使用 Make 命令编译代码，编译成功以后使用软件 imxdownload2 将编译完成的 bsp.bin 文件生成可执行的img文件，命令如下：

make
./imxdownload2 delay.bin

如果  imxdownload2无权限，可用以下命令添加权限

chmod 777 imxdownload2

利用Win32DiskImager软件将load.img执行文件写入SD卡，SD卡插入开发板上即可正常运行。如果代码运行正常的话 LED0 会以以 500ms 为周期不断的亮、灭闪烁。可以通过肉眼观察 LED 亮灭的时间是否为 500ms。

while(1)
{
state = !state;
led_switch(LED0, state);
delayus(20);
}

在上面代码中不止有 delayus(20) 延时函数，还有控制 LED 灯亮灭的函数，这些代码的执行也需要时间的，即使是 delayus 函数，其内部也是要消耗一些时间的。假如我们将 while 循环里面的代码改为如下形式：

while(1)
{ 
GPIO1->DR &= ~(1<<3);delayus(20); GPIO1->DR |= (1<<3);delayus(20); 
}

上述代码我们通过直接操作寄存器的方式来控制 IO 输出高低电平，理论上 while 循环执行时间会更小，并且 while 循环里面使用了两个 delayus(20) ，因此执行一次 while 循环的理论时间应该是 40us ，和上面做的实验一样。重新使用示波器测量一下，结果如图 20.4.2.2 所示：

从图 20.4.2.2 可以看出，此时 while 循环执行一次的时间是 41.8us ，那么一次 delayus(20) 的时间就是 41.8/2=20.9us ，很接近我们的 20us 理论值。但是还是因为有其他程序开销存在，在加上示波器测量误差，所以不可能测量出绝对的 20us 。但是其已经非常接近了，基本可以证明我们的高精度延时函数是成功的、可以用的。

例程

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