SAM4E单片机之旅——3、LED闪烁之定时器中断

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简介:介绍一下在CMSIS里怎么使用中断。

让一个LED灯闪烁不过瘾,我们应该让这块开发板完成一点更高难度的任务:比如让两个LED灯闪烁。

……

当然了,以我们的现在使用的空循环技术,还是可以实现这点的。但是这样显得略为低端。所以我们使用一个高端点的技术:中断。还有就是会介绍一下在CMSIS里怎么使用中断。

一、电路

SAM4E单片机之旅——3、LED闪烁之定时器中断

二、实现思路

第一个LED的闪烁还是用之前使用的空循环吧,别把世界弄得太复杂了。

第二个LED的闪烁就稍微自动化一点了:使用一个定时器,让它在到了需要切换引脚电平的时候通知我们一下。这样做的好处就是我们只需在定时器通知时关注第二个LED灯,而在其他的时候就可以忙别的事了。(比如让第一个LED闪烁。)

使用的中断源还是之前用到的RTT。RTT可以在计数器达到特定值时产生中断,这个特定的值(AlarmValue)可以通过访问RTT报警寄存器(RTT_AR)设定。然后在RTT的中断处理函数中切换LED引脚的电平,同时设定好下一次中断的条件就好了。

三、中断

在中断时,处理器会根据中断号在中断向量表查询中断服务函数(ISR)相关的信息。为此,我们需要知道RTT的中端号(3),还有中断向量表的位置,然后修改中断向量表。系统控制块(SCB)中有个“向量表偏移寄存器”(SCB_VTOR),在这个地址指向的区域里储存着一系列的向量,包括外部中断向量表。然后我们需要知道ISR相关信息在这个向量表的位置。接着修改中断向量表时需要知道它储存的只有ISR的地址,还是直接跳转至ISR的指令……(先别忙着动手)

四、main函数之前发生的事

实际上,入口点——即整个程序开始运行的入口,并不是main函数。这个入口是链接器指定的,默认情况下是_start函数。而在AtmelStudio生成的项目中,默认情况下链接器的参数有“--entry=Reset_Handler”的这么一项,意思就是指定程序入口为Reset_Handler。

这个函数的实现在以下文件中:

srcASFsamutilscmsissam4esourcetemplatesgccstartup_sam4e.c

这个是函数也是重置时的中断处理函数。在这个函数中,进行了一系列的初始化工作,其中包括中断向量表的配置。然后在初始化C库之后,就调用main函数了。最后在main函数返回后执行一个死循环。

五、定义中断处理函数

CMSIS已经为定义好了各种ISR的函数原型,同时做好了默认的函数实现。这些函数在以下文件中实现:

srcASFsamutilscmsissam4esourcetemplatesexceptions.c

不过默认的函数实现是“弱定义”为Dummy_Handler的别名,这个函数的实现只是一个简单的死循环。弱定义意味着我们可以很方便地在链接时覆盖默认的实现。方法就是重新定义一个具有相同签名的函数。因为默认情况下是“强定义”的,所以就会覆盖掉默认的实现。

六、准备工作

现在程序已经略为复杂了,需要做些准备工作。

宏定义:

/*LED使用的GPIO引脚*/

#defineLED0_GPIOPIO_PA0

#defineLED1_GPIOPIO_PD20

/*LED闪烁的周期*/

#defineLED0_OFF_MS500

#defineLED0_ON_MS1000

#defineLED1_OFF_MS500

#defineLED1_ON_MS200

辅助函数CalcRTTNeedInc。之前为了计算经过指定时间后RTT记数器增加的值,写了几行代码。因为有多个地方要用到这个计算,所以把它抽象出来了:

inlineuint32_tCalcRTTNeedInc(unsignedintms)

{

/*计数器加一的频率*/

constuint32_tfreq=CHIP_FREQ_SLCK_RC/PRESCALE;

/*计算延迟后,计数器需要增加的值

*need_inc=ms/1000/(1/freq)*/

return(ms*freq/1000);

}

六、RTT的中断处理

在理论上,本程序在RTT中断时切换第二个LED的引脚电平,并设置下一次中断的条件。

在文件sam4e16e.h中,已经定义好了RTT中断处理函数的原型了,只需实现即可。

需要注意的是,在中断处理函数中,需要通过读取一次RTT_SR以清除RTT的Alarm状态,否则该中断一直会被触发。

voidRTT_Handler(void)

{

/*通过读取状态寄存器清除Alarm*/

uint32_t_=RTT->RTT_SR;

uint32_tbegin_rttv=ReadRTT_CRTV();

uint32_tint_gap_ms;

uint32_tneed_inc;

if((PIOD->PIO_ODSR&LED1_GPIO)==0)

{

/*现在引脚电平为低,LED是亮的*/

/*灭灯*/

PIOD->PIO_SODR=LED1_GPIO;

/*设置下次中断唤醒间隔的时间*/

int_gap_ms=LED1_OFF_MS;

}

else

{

/*现在引脚电平为高,LED是灭的*/

/*亮灯*/

PIOD->PIO_CODR=LED1_GPIO;

/*设置下次中断唤醒间隔的时间*/

int_gap_ms=LED1_ON_MS;

}

/*计算并设置下一次中断的条件*/

need_inc=CalcRTTNeedInc(int_gap_ms);

RTT->RTT_AR=RTT_AR_ALMV(begin_rttv+need_inc-1);

return;

}

七、RTT初始化中断启用

如果需要启用中断,需要配置NVIC_ISERx寄存器,而且需要进行一定的计算。而CMSIS也做了相应的工作:

/*启用中断*/

NVIC_ClearPendingIRQ(RTT_IRQn);

NVIC_EnableIRQ(RTT_IRQn);

对于RTT,配置时只需使能中断,同时设置第一次中断的条件即可。

/*初始化RTT*/

RTT->RTT_MR=RTT_MR_RTPRES(PRESCALE)

|RTT_MR_RTTRST

|RTT_MR_ALMIEN

;

/*计算第一次中断的时间

*现在灯是亮的,第一次中断即在需要灯灭时

*/

RTT->RTT_AR=RTT_AR_ALMV(

ReadRTT_CRTV()+CalcRTTNeedInc(LED1_ON_MS)-1);

八、禁用看门狗

程序在运行若干秒之后,可能会看到一些不和谐的状况,比如某个LED灯不按照我们的设想快速闪动一两下。这是因为看门狗默认是开启的,而我们却从来没有“喂狗”,从而导致系统重置。现在我只需禁用看门狗即可:

WDT->WDT_MR=WDT_MR_WDDIS;

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