【MCAL】TC397+EB-tresos之GPT配置实战 - TOM

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#汽车电子 #MCAL #TC379 #AUTOSAR #英飞凌Aurix™ TC4x

于 2025-09-01 17:30:53 首次发布
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概述

GPT（General Purpose Timer）驱动程序负责为 AUTOSAR规范中定义的标准计时器功能提供对应的API。相应的底层定时器引擎是可以是包含在AURIX2G系列处理器中的GTM定时器通道(TOM/ATOM slice)或者GPT12定时器。用户可以基于驱动程序配置实现多个通道，在每个通道上上层程序的可以执行以下操作：

下图是英飞凌针对Autosar MCAL的架构实现，GPT位置如下。

  • 启动/停止定时器
  • 启用/禁用唤醒功能
  • 启用/禁用回调通知
  • 单次或连续操作模式
  • 使用TOM切片实现的GPT Predef Timer功能。

下图为GPT驱动模块的软硬件调用接口图

GTM(Generic Timer Module) 

GPT驱动利用 GTM IP核提供的通道来实现连续定时模式、单次定时模式和预定义定时器。

GPT驱动程序所使用的GTM-TOM/ATOM IP核心硬件功能特性包括：

  •  连续递增计数模式
  •  单次递增计数模式
  •  ATOM脉宽调制信号输出模式（SOMP）

GPT驱动程序利用GTM IP模块实现连续定时器模式、单次定时器模式及预定义定时器功能。连续模式与单次模式的逻辑通道仅需占用TOM/ATOM切片中的单个定时器通道。

预定义定时器仅使用GTM IP的TOM切片，原因是TOM作为16位定时器，相较于24位的ATOM更易于派生出16位、24位及32位定时器。若fGTM（GTM模块时钟频率）配置可直接生成目标频率（1MHz对应1微秒预定义定时器，10kHz对应100微秒预定义定时器），则：

  • 16位预定义定时器仅需1个TOM通道(x)
  •  24位或32位预定义定时器分别需要2个TOM通道(x与x+1)

 对于24/32位定时器，通过硬件TRIGOUT特性实现：前一个TOM通道在比较匹配事件发生时触发下一个TOM通道。若fGTM配置无法直接生成目标频率，则需额外增加一个通道(x-1)作为预分频器来产生预定义定时器所需的节拍频率。此时同样利用硬件TRIGOUT特性来实现1微秒/100微秒的节拍频率。

从上面可以得到结论，如果fGTM配置不能直接推导出定时器所需频率，且要实现一个24位/32位的定时器，那么我们需要3个通道，三个通道号需要按顺序依次递增。

我们此次使用了 TOM0_CH0 ,TOM0_CH8 配置成两路的GPT  功能

GTM内部由多个簇（Cluster）组成，有些模块如ATOM、TOM、SPE在多个簇里面存在，每个簇中功能相同，具体的数量取决于芯片型号；而有些模块如CMU、TBU只在主簇（Cluster0）中存在。每个簇有一个独立的输入时钟源，多个输入信号到TIM模块，多个输出经过TOM/ATOM然后从DTM输出；输入/输出信号一般是通过Port与外部进行信号交互，也可与其他模块如Adc、Iom等模块进行交互。

每个簇及其中的模块都有相应的配置寄存器，可直接通过Aurix2G的外设总线进行设置。

时钟方面，fGTM 可在MCU模块中的McuPllDistributionSettingConfig进行直接配置（200Mhz），因为CMU(Clock Management Unit)属于Cluster0，所以可以在GtmClusterConf_0里对其进行分频（2分频）得到fCLS0

CMU（Clock Management Unit）

功能介绍

时钟管理单元(Clock Management Unit, CMU)负责生成计数器和GTM的时钟。CMU由三个子单元组成，包括CFGU 、FXU、EGU，为整个GTM模块生成不同的时钟源。CMU的主时钟源是簇0时钟信号cls0_clk，该信号由寄存器GTM_CLS_CLK_CFG中的位字段CLS0_CLK_DIV的值定义（默认为2）。CMU模块框图如图示。

CFGU（Configurable Clock Generation Unit，可配置时钟生成模块）

可根据用户需求进行较大范围的时钟配置（分频参数为24位宽），是CMU主要的时钟控制单元。其输入源为Cluster0的输入时钟CLS0_CLK，可输出8路不同频率的时钟，供TIM, ATOM, TBU等模块使用，且连接丰富，例如同一ATOM模块内部多个通道可使用不同的CMU_CLK。

每路CMU_CLK与GTM总时钟源之间有3层分频，

第一层经Cluster0分频得到CLS0_CLK，

第二层经过Global Clock Divider得到CMU_GCLK_EN，

然后经过Clock SourceX Divider分频得到CMU_CLKx。

计算公式如下：

f_{CMUCLK_{x}} = \frac{f_{GTM}}{CLS_{0}CLKDIV*GLOBALDIV*CLKCNT_{x}}

  • fCMUCLKx：CMU通道x可配置时钟输出，x取0~8
  • fGTM：GTM模块主时钟
  • CLS0CLKDIV：簇0分频系数，寄存器CLS0_CLK_DIV，只可选1或者2，默认为2，即半分频
  • GLOBALDIV：全局分频，为GCLK_NUM/GCLK_DEN的值
  • CLKCNTx：CMU时钟通道x分频系数，对应寄存器CLK_CNT

FXU（Fixed Clock Generation Unit）为固定分频时钟，所有通道共用一个时钟源，

时钟源可选CFGU输出的通道时钟或者CMU_GCLK_EN时钟，如图所示其每路分频参数不可配置。

FXU主要供TOM模块使用。当选择CMU_GCLK_EN为时钟源时，计算公式如下：

f_{CMUCLK_{x}} = \frac{f_{GTM}}{CLS_{0}CLKDIV*GLOBALDIV*FXCLKCNT_{x}}

与可配置CMU时钟的计算公式仅有FXCLKDIV不同。

EGU（External Generation Unit）可供外部外设使用，也可作为第二时钟域输出到其他GTM模块使用。GtmExtClockSetting 配置。

    SCU(System Control Unit)

    GPT驱动程序的时钟取决于SCU这个IP核。通用定时器需要fGTM和fSPB(System Peripheral Bus)时钟信号。

    SCU为所有外设提供时钟，MCU驱动程序负责配置芯片时钟树。为避免因同时写入而发生冲突，使用MCALLIB提供的API执行对所有ENDINIT保护寄存器的更新。

    环境与目标 

    本文使用的为英飞凌提供的开发板KIT_A2G_TC397XA_TFT，芯片为TC397,外部的时钟为20Mhz。

    配置目标如下：

    1. 使用GPT实现1ms的定时器中断，在中断处理函数中累加值，用作系统时标。
    2. 双通道TOM定时器的软件控制 
    3. CH1 分配TOM0_CH0 
    4. CH2 分配TOM0_CH8

    EB-tresos配置 ：

    一、MCU配置

    • TC3XX支持16-40MHZ的外部晶振或陶瓷振荡器，作为MCU的时钟来源

    配置GTM外设为200Mhz频率。(最大值200MHz）

    1.1 GtmGlobalConfiguration

    访问路径：MCU->GtmGlobalConfiguration

    GtmCmuGlobalClockNumerator：配置可配置时钟和固定时钟的全局分子值

    GtmCmuGlobalClockDenominator：配置可配置时钟和固定时钟的全局分母值

    fGCLK = （GtmCmuGlobalClockNumerator / GtmCmuGlobalClockDenominator+1）*fCLS0

    CLS0时钟来自GTM模块系统时钟，GTM的sys_clk来自时钟source0，source0时钟来自PLL0或者backup时钟（可选），默认来自PLL0，PLL0时钟源默认来自外部晶振

    这里有两个参数，就是上文中决定全局分频GLOBALDIV的GCLK_NUM和GCLK_DEN，这里一般都配置成1，也就是全局1比1分频。

    1.2 GtmClusterConf_0

    访问路径：MCU->GtmGlobalConfiguration->GtmGlobalConfiguration0->GTMClusterConf

    GTM Clusters  12 (CCM0-11)
    (CCM0-11)

    CCM0-4: 200 MHz max

    CCM5-11: 100 MHz max

    配置fCLS0为fGTM的二分频，即为100Mhz。

    1.3 CFGU的分频

    一共有8路，和对应的时钟开关。这里注意CLKCNTx等于配置参数加1，也就是说0代表1比1分频，3表示四分之一分频。

    1.4 FixedClock配置

    前面提到因为FXU是不可配置分频的，但是可以配置时钟源和开关，就是下面这两个配置参数。

    这里我们完成了CMU的时钟配置，

    假设我们配置的GTM总时钟为100MHz，结合上面的配置，

    Cluster0经过2倍分频得到CLS0_CLK=50MHz，

    全局分频配置为1则CMU_GCLK_EN=50MHz。

    CMU_CLKx的分频参数全部为1，也就是CMU_CLKx(x=0~7)=50MHz。

    FXU时钟源选择CMU_GCLK_EN=50MHz，

    则各路CUM_FXCLK根据固定分频比计算得出。

    1.6 McuGtmAllocationConf 

    用来做GPT的定时功能。

    McuGtmTomChannelAllocationConf 

    TOM（Timer Output Module），定时器输出单元TOM是GTM的主要输出模块之一，负责输出Pwm波形，一般每个GTM簇内有一个TOM模块，一个TOM模块内最多16个通道，每个通道可以独立输出，也可以进行关联做Pwm波的相位对齐，TOM[i]_CH[x]_OUT 表示TOMi的通道x输出。TOM模块的模块框图如图所示：

    TOM 6x16 ch. (TOM0-5)

    McuGtmTomAllocationConf_[0,1,2,3,4,5] 

    6个通道

    McuGtmTomChannelAllocationConfto15]

    16个通道

    我们需要 使用 TOM0_0  作为GPT使用 。

    访问路径：MCU 模块
    1MCU
    2McuGtmAllocationConf_0
    3McuHardwareResourceAllocationConf
    4McuHardwareResourceAllocationConf_0
    5McuGtmAllocationConf_0
    6McuGtmTomAllocationConf_0
    7McuGtmTomChannelAllocationConf_0

    这里我们选用Tom0_CH0，将硬件资源分配给GPT 

    如果 这里我们选用TOM0_CH8，将硬件资源分配给GPT

    配置如下图：

    McuGtmTomChannelAllocationConf 配置如下：

    二、 GPT配置

    配置GPT模块General部分，需要我们注意的配置项有以下几个。

    GptEnableDisableNotificationApi：使能回调函数的API，此处属于下面回调函数配置的开关。
    GptTimeElapsedApi：已经运行时间的计数，例如本例子的1ms假设运行了0.3ms，这个API返回值为0.3ms的Ticks。
    GptTimeRemainingApi：剩余时间的计数，例如本例子的1ms假设运行了0.3ms，这个APl返回值为剩余0.7ms的Ticks.

    2.1 GptClockReferencePoint

    2.2 GptChannelConfiguration

    将TOM0_CH0 分配在 GptChannel0   将TOM0_CH8 分配在 GptChannel1，

    2.2.1  GptChannelConfiguration0：

    General 配置如下：

    这里需要注意的配置有以下几个。

    GptAssignedHwUnit：选择硬件时钟是GTM还是GPT12。
    GptChannelMode：运行模式是连续还是单次触发。

    GptNotification 配置如下：

    中断函数命名为 IoHwAb_GptNotification0

    GtmTimerOutputModuleConfiguration

    选择GTM使用的Timer为Tom0Channel0。时钟源选择CMU输出的Fixed_Clock_1。

    5 dedicated clocks  FX_CLK (1:1, 1:16, 1:256..) 可供选择。

    2.2.2 GptChannelConfiguration1：

    General 配置如下：

    GptNotification 配置如下：

    GtmTimerOutputModuleConfiguration

    三、 IRQ配置

    可以看到  TOM0_CH0中断输出使用的是SR0。

                    TOM0_CH8中断输出使用的是SR4。

    中断优先级配置：

    绑定CPU核：

    四、 ResourceM配置

    分配核0使用资源，添加GPT:GptChannelConfiguration_0。

    五、GPT驱动使用与调试

    #ifndef TRB_LED
//#define TRB_LED DIO_CHANNEL_33_4
#define TRB_LED DIO_CHANNEL_13_0
#endif

#ifndef HUGO_LED
//#define TRB_LED DIO_CHANNEL_33_4
#define HUGO_LED DIO_CHANNEL_13_1
#endif



LOCAL_INLINE void Gpt_lStartDemo(void);
LOCAL_INLINE void Gpt_l3StartDemo(void);


void Gpt_Demo(void)
{
  volatile uint8 LoopVar = 0;
  char InputString[10];

  /* Initialiase interrupt request configurations */
  if( Gpt_DemoCalled == 0U )
  {
	#if (MCU_GTM_USED == STD_ON)
	IrqGtm_Init();
	SRC_GTMTOM00.B.SRE = 1;
	SRC_GTMTOM04.B.SRE = 1;
	#endif
    IrqGpt_Init();
	SRC_GPT120T6.U |= (unsigned_int)(1<<10);
    Gpt_DemoCalled = 1U;
  }
  /* Initialize GPT driver */
  Gpt_Init(&Gpt_Config);
  
  while (LoopVar == 0)
  {
    print_f("\n");
    print_f("\n < >: ............ GPT DRIVER DEMO MENU ............");
    print_f("\n <1>:  Start continuous timer : LED must start blinking");
    print_f("\n <2>:  Stop timer: LED must stop blinking");
    print_f("\n <.>: Go back to previous menu\n");
    print_f("\nEnter option Number: ");

    getline(InputString, sizeof InputString - 1);

    switch (*InputString)
    {
      case '1':
        print_f("Result = Gpt_lStartDemo;");
        Gpt_lStartDemo();
        StartResult();
        print_f("Result = Pass;");
        EndResult();
        break;

      case '2':
        /* Stop the timer, LED blinking stops, remains OFF/ON */
        Gpt_StopTimer(0);
        StartResult();
        print_f("Result = Pass;");
        EndResult();
        break;
      case '3':
        print_f("Result = Gpt_l3StartDemo;");
        Gpt_l3StartDemo();
        StartResult();
        print_f("Result = Pass;");
        EndResult();
        break;

      case '.':
        /* De-initialize GPT driver */
        Gpt_DeInit();
        LoopVar = 1;
        StartResult();
        print_f("Result = Pass;");
        EndResult();
        break;

      default:
        print_f("\n\n  INVALID OPTION");
        StartResult();
        print_f("Result = Fail;");
        EndResult();
        break;
    }/* End of switch-case */
  }/* End of While loop */
}

void IoHwAb_GptNotification0(void)
{
  /* start blinking the LED */
  if( Gpt_ChannelNotif[0] == 0)
  {
    Dio_WriteChannel(TRB_LED, STD_LOW);
    Gpt_ChannelNotif[0] = 1;
  }
  else
  {
    Dio_WriteChannel(TRB_LED, STD_HIGH);
    Gpt_ChannelNotif[0] = 0;
  }
}


void HUGO_HELLO(void)
{

    print_f("Result = hello;");
    /* start blinking the LED */
    if( Gpt_ChannelNotif[1] == 0)
    {
      Dio_WriteChannel(HUGO_LED, STD_LOW);
      Gpt_ChannelNotif[1] = 1;
    }
    else
    {
      Dio_WriteChannel(HUGO_LED, STD_HIGH);
      Gpt_ChannelNotif[1] = 0;
    }
}

LOCAL_INLINE void Gpt_lStartDemo(void)
{
  /* Enable notification for Timer channel 0 */
  Gpt_EnableNotification(0);
  /* 16 bit max value in GPT12 timer */
  Gpt_StartTimer(0,65535U);  
 }


LOCAL_INLINE void Gpt_l3StartDemo(void)
{
  /* Enable notification for Timer channel 0 */

  Gpt_EnableNotification(1);
  /* 16 bit max value in GPT12 timer */
  Gpt_StartTimer(1,65535U);
 }

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