【ZYNQ】ZYNQ7000 全局定时器及其驱动示例

定时器简介

在 ZYNQ 嵌入式系统中，定时器的资源是非常丰富的，每个 Cortex-A9 处理器都有各自独立的 32 位私有定时器和 32 位看门狗定时器，这两个 CPU 同时共享一个 64 位的全局定时器（GT）。

系统框图

全局定时器（GTC）

全局定时器是一个具有自动递增功能的 64 位递增计数器。全局定时器将内存映射到与专用定时器相同的地址空间中。全局定时器仅在安全状态下的重置时被访问。所有 Cortex-A9 处理器都可以访问这个全局定时器。每个 Cortex-A9 处理器都有一个 64 位的比较器，当全局计时器达到比较器值时，该比较器被用来产生一个私有中断。

时钟

• GTC 的时钟始终为 CPU 频率（CPU_3x2x）的 1/2。

寄存器表

驱动示例

• gtc.c

/**
 * Copyright (c) 2022-2023，HelloAlpha
 * 
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 */
#include "gtc.h"

#include "stdio.h"

void GtStart(void)
{
    /* 启动全局定时器 */
    GT_WR_REG(GT_CTRL_REG, AUTO_INC_BIT | IRQ_ENABLE_BIT 
                | COMP_ENABLE_BIT | TMR_ENABLE_BIT);
}

int GtIntrInit(XScuGic *GtInstancePtr, 
                uint64_t Value, void(* CallBack)(void *))
{
    int Status;

    /* 停止全局定时器 */
    GT_WR_REG(GT_CTRL_REG, 0);
    /* 清空计数器低 32 位 */
    GT_WR_REG(GT_CNT_REG0, 0);
    /* 清空计数器高 32 位 */
    GT_WR_REG(GT_CNT_REG1, 0);
    /* 清除中断标志位 */
    GT_WR_REG(GT_INTR_STAT_REG, 1);
    /* 加载比较器低 32 位 */
    GT_WR_REG(COMP_VAL_REG0, (uint32_t)Value);
    /* 加载比较器高 32 位 */
    GT_WR_REG(COMP_VAL_REG1, 0);
    /* 加载递增寄存器数值 */
    GT_WR_REG(AUTO_INC_REG, (uint32_t)(Value >> 32));
    /* 绑定全局定时器中断服务函数 */
    Status = XScuGic_Connect(GtInstancePtr, GT_INTR,
        (Xil_ExceptionHandler)CallBack, 0);
    if (Status != XST_SUCCESS)
    {
        return Status;
    }
    /* 将 27 号全局定时器中断映射到 CPU1 */
    XScuGic_InterruptMaptoCpu(GtInstancePtr, 1, GT_INTR);
    /* 打开全局定时器中断（27号） */
    XScuGic_Enable(GtInstancePtr, GT_INTR);
    return Status;
}

/* 清零计数器 */
void gt_tic(void)
{
    *((volatile int*)(GT_CTRL_REG)) = 0x00;
    *((volatile int*)(GT_CNT_REG0)) = 0x00000000;
    *((volatile int*)(GT_CNT_REG1)) = 0x00000000;
    *((volatile int*)(GT_CTRL_REG)) = 0x01;
}

/** 读取计数器 输出当前时间 单位：ms
 *  可配合 gt_tic 作如下使用：
 *  {
 *      gt_tic();
 *      function_to_get_running_time();
 *      gt_toc();
 *  }
 */
double gt_toc(void)
{
    *((volatile int*)(GT_CTRL_REG)) = 0x00;
    long long cnt = *((volatile int*)(GT_CNT_REG1));
    double elapsed_time = cnt << 32;
    cnt = *((volatile int*)(GT_CNT_REG0));
    elapsed_time += cnt;
    elapsed_time /= CLK_3x2x;
    elapsed_time *= 1000;
    printf("Elapsed time is %f ms.\r\n",elapsed_time);
    return elapsed_time;
}

/* 获取当前时间（单位：秒 second） */
float get_time_s(void)
{
    XTime tCur = 0;
    XTime_GetTime(&tCur);
    return (tCur / (float) COUNTS_PER_SECOND);
}

• gtc.h

/**
 * Copyright (c) 2022-2023，HelloAlpha
 * 
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 */
#ifndef __GTC_H__
#define __GTC_H__

#include "xtime_l.h"
#include "xscugic.h"
#include "xil_io.h"

/* 定时器寄存器 */
#define GT_BASEADDR     GLOBAL_TMR_BASEADDR
#define GT_CNT_REG0     GT_BASEADDR + GTIMER_COUNTER_LOWER_OFFSET
#define GT_CNT_REG1     GT_BASEADDR + GTIMER_COUNTER_UPPER_OFFSET
#define GT_CTRL_REG     GT_BASEADDR + GTIMER_CONTROL_OFFSET
/* 中断寄存器 */
#define GT_INTR         XPAR_GLOBAL_TMR_INTR
/* 中断状态寄存器 */
#define GT_INTR_STAT_REG    GT_BASEADDR + 0x0CU
/* 比较器 */
#define COMP_VAL_REG0       GT_BASEADDR + 0x10U
#define COMP_VAL_REG1       GT_BASEADDR + 0x14U
/* 自动递增寄存器 */
#define AUTO_INC_REG        GT_BASEADDR + 0x18U

#define AUTO_INC_BIT        0x08
#define IRQ_ENABLE_BIT      0x04
#define COMP_ENABLE_BIT     0x02
#define TMR_ENABLE_BIT      0x01

#define CLK_3x2x    333333333

#define GT_WR_REG   Xil_Out32

void GtStart(void);
int GtIntrInit(XScuGic *GtInstancePtr, 
                uint64_t Value, void(* CallBack)(void *));
void gt_tic(void);
double gt_toc(void);
float get_time_s(void);

#endif

测试平台：黑金 AX7Z035

芯片型号：XC7Z035-2FFG676

参考来源：UG585