TC397 STM(System Timer)

STM系统定时器的使用与中断处理

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本文档详细介绍了STM（System Timer Module）的特性，如64位计数器、同步读取和复位功能。STM在应用程序复位后自动开始计数，并可通过捕获寄存器实现一致性读取。STM还可以通过比较寄存器产生服务请求。示例程序展示了如何获取系统时间并转换为天、小时、分钟和秒。同时，STM_Interrupt.c文件中提供了中断服务例程，用于设置STM比较触发中断，并在中断服务中更新比较寄存器和LED状态。

STM 专为需要高精度和长周期的整体系统计时应用而设计。STM 具有以下特点：

自由运行的 64 位计数器
所有 64 位可以同步读取
可以同步读取 64 位计数器的不同 32 位部分
基于与部分STM内容比较匹配的灵活服务请求生成
应用程序重置后自动开始计数
如果 ARSTDIS.STMxDIS 位清零，则 STM 寄存器由应用复位复位。如果 ARSTDIS.STMxDIS 位置位，则 STM 寄存器不会被应用程序复位复位，而是由系统复位复位。

特殊的STM寄存器语义以不同的分辨率提供整个64位计数器或32位子集的同步视图。
在这里插入图片描述
STM 是一个向上计数器，以 f(STM) 频率运行。在应用程序复位的情况下，如果位 SCU_ARSTDIS.STMxDIS 被置零，则 STM 被复位。复位后，STM 被使能并立即开始向上计数。在正常操作期间不可能影响定时器的内容。定时器寄存器只能读不能写。

STM 可以选择禁用以节省电力，或暂停以进行调试。在挂起模式下，STM 时钟停止，但所有寄存器仍然可读。

由于 STM 的 64 位宽度，不可能用一条指令读取其全部内容。它需要用两个加载指令来阅读。由于定时器会在两次加载操作之间继续计数，因此读取的两个值有可能不一致（由于可能在两次读取操作之间从定时器的低部分溢出到高部分）。为了实现 STM 内容的同步和一致读取，实现了捕获寄存器 (CAP)。每次读取寄存器 TIM0 至 TIM5 之一时，它会锁存 STM 高位部分的内容。因此，CAP 保持定时器的上限值与读取下部分的时间完全相同。然后第二个读取操作将读取 CAP 的内容以获取完整的计时器值。

STM 也可以从七个寄存器（TIM0 到 TIM6）中分段读取，这些寄存器选择 STM 的越来越高阶的 32 位范围。这些可以被视为单独的 32 位定时器，每个定时器具有不同的分辨率和时序范围。

64 位系统定时器的内容可以与存储在 CMP0 和 CMP1 寄存器中的两个比较值的内容进行比较。可以在 STM 与 CMP0 或 CMP1 寄存器的比较匹配时生成服务请求。

27.3.1 to be continued

下表列出了 STM 与其他模块的接口。
在这里插入图片描述

获取STM时间示例程序

STM_System_Time.c

/*********************************************************************************************************************/
/*-----------------------------------------------------Includes------------------------------------------------------*/
/*********************************************************************************************************************/
#include "STM_System_Time.h"
#include "IfxStm.h"

/*********************************************************************************************************************/
/*------------------------------------------------------Macros-------------------------------------------------------*/
/*********************************************************************************************************************/
#define DAY_IN_SECONDS      86400                                   /* Define the number of seconds in one day      */
#define HOURS_IN_SECONDS    3600                                    /* Define the number of seconds in one hour     */
#define MIN_IN_SECONDS      60                                      /* Define the number of seconds in one minute   */

/*********************************************************************************************************************/
/*-------------------------------------------------Global variables--------------------------------------------------*/
/*********************************************************************************************************************/
systemTime g_time;                                      /* Instance of the structure time to store the system time  */

/*********************************************************************************************************************/
/*---------------------------------------------Function Implementations----------------------------------------------*/
/*********************************************************************************************************************/
/* This function gets the system time and converts it in days hours minutes and seconds */
void getTime(void)
{
    /* Get the system time (since the last reset of the microcontroller) in seconds */
    g_time.totalSeconds = IfxStm_get(&MODULE_STM0) / IfxStm_getFrequency(&MODULE_STM0);

    /* Calculate the number of days */
    g_time.days = g_time.totalSeconds / DAY_IN_SECONDS;

    /* Calculate the number of hours */
    g_time.hours = (g_time.totalSeconds - (g_time.days * DAY_IN_SECONDS)) / HOURS_IN_SECONDS;

    /* Calculate the number of minutes */
    g_time.minutes = (g_time.totalSeconds - (g_time.days * DAY_IN_SECONDS) - (g_time.hours * HOURS_IN_SECONDS)) / MIN_IN_SECONDS;

    /* Calculate the number of seconds */
    g_time.seconds = (g_time.totalSeconds - (g_time.days * DAY_IN_SECONDS) - (g_time.hours * HOURS_IN_SECONDS) - (g_time.minutes * MIN_IN_SECONDS));
}

STM_System_Time.h

#ifndef STM_SYSTEM_TIME_H_
#define STM_SYSTEM_TIME_H_

/*********************************************************************************************************************/
/*-----------------------------------------------------Includes------------------------------------------------------*/
/*********************************************************************************************************************/
#include "Ifx_Types.h"

/*********************************************************************************************************************/
/*-------------------------------------------------Data Structures---------------------------------------------------*/
/*********************************************************************************************************************/
typedef struct
{
    uint64 totalSeconds;                            /* Total seconds since the last reset of the microcontroller    */
    uint64 days;                                    /* Number of days                                               */
    uint64 hours;                                   /* Number of hours                                              */
    uint64 minutes;                                 /* Number of minutes                                            */
    uint64 seconds;                                 /* Number of seconds                                            */
} systemTime;

/*********************************************************************************************************************/
/*------------------------------------------------Function Prototypes------------------------------------------------*/
/*********************************************************************************************************************/
void getTime(void);

#endif /* STM_SYSTEM_TIME_H_ */

STM_Interrupt.c

/*********************************************************************************************************************/
/*-----------------------------------------------------Includes------------------------------------------------------*/
/*********************************************************************************************************************/
#include "STM_Interrupt.h"
#include "Bsp.h"
#include "IfxPort.h"
#include "IfxStm.h"

/*********************************************************************************************************************/
/*------------------------------------------------------Macros-------------------------------------------------------*/
/*********************************************************************************************************************/
#define ISR_PRIORITY_STM        40                              /* Priority for interrupt ISR                       */
#define TIMER_INT_TIME          500                             /* Time between interrupts in ms                    */

#define LED                     &MODULE_P13,0                   /* LED toggled in Interrupt Service Routine (ISR)   */
#define STM                     &MODULE_STM0                    /* STM0 is used in this example                     */

/*********************************************************************************************************************/
/*-------------------------------------------------Global variables--------------------------------------------------*/
/*********************************************************************************************************************/
IfxStm_CompareConfig g_STMConf;                                 /* STM configuration structure                      */
Ifx_TickTime g_ticksFor500ms;                                   /* Variable to store the number of ticks to wait    */

/*********************************************************************************************************************/
/*------------------------------------------------Function Prototypes------------------------------------------------*/
/*********************************************************************************************************************/
void initLED(void);
void initSTM(void);

/*********************************************************************************************************************/
/*---------------------------------------------Function Implementations----------------------------------------------*/
/*********************************************************************************************************************/
/* Macro to define Interrupt Service Routine.
 * This macro makes following definitions:
 * 1) Define linker section as .intvec_tc<vector number>_<interrupt priority>.
 * 2) define compiler specific attribute for the interrupt functions.
 * 3) define the Interrupt service routine as ISR function.
 *
 * IFX_INTERRUPT(isr, vectabNum, priority)
 *  - isr: Name of the ISR function.
 *  - vectabNum: Vector table number.
 *  - priority: Interrupt priority. Refer Usage of Interrupt Macro for more details.
 */
IFX_INTERRUPT(isrSTM, 0, ISR_PRIORITY_STM);

void isrSTM(void)
{
    /* Update the compare register value that will trigger the next interrupt and toggle the LED */
    IfxStm_increaseCompare(STM, g_STMConf.comparator, g_ticksFor500ms);
    IfxPort_setPinState(LED, IfxPort_State_toggled);
}

/* Function to initialize the LED */
void initLED(void)
{
    IfxPort_setPinMode(LED, IfxPort_Mode_outputPushPullGeneral);    /* Initialize LED port pin                      */
    IfxPort_setPinState(LED, IfxPort_State_high);                   /* Turn off LED (LED is low-level active)       */
}

/* Function to initialize the STM */
void initSTM(void)
{
    IfxStm_initCompareConfig(&g_STMConf);           /* Initialize the configuration structure with default values   */

    g_STMConf.triggerPriority = ISR_PRIORITY_STM;   /* Set the priority of the interrupt                            */
    g_STMConf.typeOfService = IfxSrc_Tos_cpu0;      /* Set the service provider for the interrupts                  */
    g_STMConf.ticks = g_ticksFor500ms;              /* Set the number of ticks after which the timer triggers an
                                                     * interrupt for the first time                                 */
    IfxStm_initCompare(STM, &g_STMConf);            /* Initialize the STM with the user configuration               */
}

/* Function to initialize all the peripherals and variables used */
void initPeripherals(void)
{
    /* Initialize time constant */
    g_ticksFor500ms = IfxStm_getTicksFromMilliseconds(BSP_DEFAULT_TIMER, TIMER_INT_TIME);
    
    initLED();                                      /* Initialize the port pin to which the LED is connected        */
    initSTM();                                      /* Configure the STM module                                     */
}

STM_Interrupt.h

#ifndef STM_INTERRUPT_H_
#define STM_INTERRUPT_H_ 1

/*********************************************************************************************************************/
/*------------------------------------------------Function Prototypes------------------------------------------------*/
/*********************************************************************************************************************/
void initPeripherals(void);

#endif /* STM_INTERRUPT_H_ */