最新S3C2410系统时钟和定时器.docx
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最新S3C2410系统时钟和定时器
S3C2410系统时钟和定时器
S3C2410系统时钟和定时器
S3C2410系统时钟和定时器（2011-05-2608：
59）
主机环境：
UBUNTU10.04LTS+arm-linux-gcc2.95.3开发板环境：
EdukitIII实验箱+s3c2410子板问题描述：
首先初始化S3C2410系统时钟，然后通过定时器中断来控制LED的点亮、熄灭情况【1.系统时钟硬件原理】EdukitIII实验箱上一共有两个时钟，都是通过外接晶振实现，一个是实时时钟RTC，主要为系统计时使用，其晶振X101频率为32.768kHz；另一个是系统时钟，为硬件设备提供时钟信号使用，其晶振X102为12MHz，系统时钟都是在X102的基础上通过时钟寄存器的控制来生成不同的时钟信号，为不同的硬件设备提供工作时钟信号。
S3C2410的时钟控制逻辑可以外接晶振，然后通过内部的电路产生时钟源，也可以直接使用外部提供的时钟源，通过引脚设置来选择。
时钟逻辑为整个系统提供3种时钟：
FCLK用于CPU核；HCLK用于AHB总线上的设备，如存储控制器、中断控制器、LCD控制器、DMA、USB主机模块等；PCLK用于APB总线上的设备，如WATCHDOG、IIS、I2C、PWM定时器、MMC接口、ADC、UART、GPIO、RTC、SPI等。
开发板上的外接时钟（晶振X102为12MHz）通过相位锁相环（PLL）电路来提高频率，S3C2410有两个PLL，一个MPLL，用于设置FCLK、HCLK、PCLK；另一个为UPLL，用于USB设备。
上电时，PLL没有启动，FCLK等于外部输入时钟Fin，若要提高系统频率，通过软件来启用PLL（设置相关寄存器），图1为PLL上电后的启动过程
图1上电后MPLL的启动过程图中的OSC即是外接晶振X102，频率为12MHz，上电后需要等待一段时间（LockTime），MPLL才能输出稳定，LockTime的值由寄存器LOCITIME设置。
LockTime之前，FCLK=Fin,LockTime之后，MPLL输出正常，CPU工作在新的FCLK之下。
启动S3C2410的MPLL，要设置3个相关寄存器：
1.LOCITIME寄存器，用于设置LockTime的长度，地址和各位含义如图2所示图2LOCKTIME地址和各位含义LOCKTIME[0：
11]用于设置MPLL的LockTime，LOCKTIME[12：
23]用于设置UPLL的LockTime,使用默认值0x00FFFFFF即可。
2.MPLLCON寄存器（MainPLLControl）：
用于设置FCLK与Fin的倍数，地址和各位含义如图3所示图3MPLLCON地址和各位含义MPLLCON[0：
1]称为SDIV，MPLLCON[4：
9]称为PDIV，MPLLCON[12：
19]称为MDIV，FCLK的计算公式如下：
S3C2410：
MPLL（FCLK）=（m*Fin）/（p*2^s）S3C2410：
MPLL（FCLK）=（2*m*Fin）/（p*2^s）其中：
m=MDIV+8,p=PDIV+2,s=SDIV对于本开发板，Fin=12MHz（晶振X102的频率）本例要产生的FCLK为200MHz，因此MDIV=0x5C=92；PDIV=0x04=4；SDIV=0x00=0，所以m=100,p=6,s=0,把Fin=12MHz代入S3C2410的MPLL（FCLK）计算公式，可以得到FCLK=200MHz，因此该寄存器的值可以设置为（（0x5c12）|（0x044）|（0x00））。
图4是一些常用的PLL值，设置MPLLCON寄存器时可以参考该表。
图4：
MPLLCON常用设置值3.CLKDIVN寄存器，用于设置FCLK、HCLK、PCLK的比例，地址和各位含义如图5所示
图5CLKDIVN地址和各位含义
HDIVN1=CLKDIVN[2]=0，表示保留，HDIVN1=CLKDIVN[2]=1，表示FCLK：
HCLK：
PCLK=1：
4：
4，此时HDIVN和PDIVN均要设置为0。
HDIVN=CLKDIVN[1]=0，表示HCLK=FCLK，HDIVN=CLKDIVN[1]=1，表示HCLK=FCLK/2；PDIVV=CLKDIVN[0]=0，表示PCLK=HCLK，PDIVV=CLKDIVN[0]=1，表示PCLK=FCLK/2。
对于本例程，要求FCLK：
HCLK：
PCLK=1：
2：
4，所以CLKDIVN[0：
2]=0b110=0x3。
如果HDIVN=1，那么CPU要从fastbusmode转换为asynchronousbusmode，可以通过如下指令完成：
mrcp15,0,r1,c1,c0,0\n/*读出控制寄存器*/
orrr1,r1,0xc0000000\n/*设置为"asynchronousbusmode"*/
mcrp15,0,r1,c1,c0,0\n/*写入控制寄存器*/
【2.PWM定时器硬件原理】
S3C2410共有5个16位的定时器，其中定时器0、1、2、3具有脉宽调制PWM（PulseWidthModulation）功能，它们都有一个输出引脚TOUTi，可以通过定时器来控制输出引脚周期性的高、低电平变化，定时器4没有输出引脚，定时器结构如图6所示
图6PWM定时器结构图
PWM定时器使用的时钟是PCLK，先通过两个8位的预分频器（使用TCFG0寄存器来设置）降低频率，定时器0、1公用一个预分频器，定时器2、3、4公用第二个预分频器。
预分频器的输出进入到第二级分频器，可以产生2分频、4分频、8分频、16分频或者外部时钟TCLK0/TCLK1，每个定时器的工作频率可以从这5种频率中选择（使用TCFG1寄存器来设置）。
PWM定时器工作流程如下：
参考图7
图7PWM定时器操作流程
（1）.定时器有TCMPBn、TCNTBn寄存器，用于设置定时器n的初始比较值和初始计数值
（2）.然后设置TCONn寄存器启动定时器n，TCMPBn、TCNTBn寄存器的值分别装入TCMPn、TCNTn寄存器，TCMPn、TCNTn是定时器内部寄存器,在定时器n的工作频率下，TCNTn开始减1计数，其值可以通过读取TCNTOn得到
（3）.当TCNTn的值等于TCMPn的值时，定时器n的输出TOUTn电平反转，TCNTn继续减数
（4）.当TCNTn的值到达0时，输出引脚TOUTn电平再次反转（这样就实现了PWM），并触发定时器n的定时中断（如果定时中断使能）
（5）.TCNTn到达0时，如果在TCON寄存器中将定时器n设为"自动加载"，则TCMPBn和TCNTBn自动重新装入TCMPn和TCNTn寄存器，下一个计数流程开始，
PWM定时器常用寄存器，以定时器0为例
1.TCFG0寄存器（TIMERCONFIGURATION），用于控制预分频器，其地址和各位含义如图8所示
图8TCFG0寄存器地址和各位含义
定时器的输入频率计算公式为：
定时器工作频率=PCLK/（prescalervalue+1）/（dividervalue），其中prescalervalue的值（预分频器）通过TCFG0寄存器设置，TCFG0[0：
7]设置定时器0和定时器1的prescalervalue值，TCFG0[8：
15]设置定时器2、3、4的prescalervalue的值，该值的范围为0~255，本例程选择定时器0的该值为99，因此该寄存器的值设置为99。
dividervalue的值（第二级分频器）为2、4、8、16，由TCFG1寄存器设置
2.TCFG1寄存器（TIMERCONFIGURATION），经预分频器得到的时钟被输入到第二级分频器，可以再次被2分频、4分频、8分频和16分频，由图6可知，定时器0、1还可以工作在外接时钟TCLK0下，定时器2、3、4还可以工作在外接时钟TCLK1下，使用TCFG1寄存器来设置这5个定时器的第二级分频器的分频数，其地址和各位含义如图9所示
图9TCFG1寄存器地址和各位含义
TCFG1[20：
23]用于设置5个定时器的DMA模式，TCFG1[0：
3]设置定时器0的分频数。
本例程中不使用定时器的DMA模式，定时器0的第二级分频选择1/16，所以该寄存器的值为0x3。
3.TCON寄存器（TIMERCONTROL），其地址和各位含义如图10所示
图10TCON地址和各位含义
TCON[0]设置定时器0的开启和停止；TCON[1]设置定时器0"手动更新"，将TCMPB0/TCNTB0的值装入内部寄存器TCMP0/TCNT0中；TCON[2]设置TOUT0是否反转；TCON[3]设置自动加载。
对于本例程，使用定时器0，开启定时器、手动更新、反转、自动加载。
4.TCNTB0/TCMPB0/TOUT0寄存器，TCNTB0用于保存定时器初始计数值，TCMPB0用于保存比较值，TOUT0用来观察TCNT0的数值；其地址和各位含义如图11所示
图11TCNTB0/TCMPB0/TOUT0寄存器地址和各位含义
对与本例程，TCMPB0=0，TCNTB0=15625。
【3.程序实现】
该例程一共包含8个文件，描述如下：
文件名
描述
Head.sARM启动代码，设置异常向量，只实现了复位异常和普通中断异常；调用存储器设置函数、调用关闭看门狗定时器函数、调用时钟初始化函数、调用定时器初始化函数、调用LED初始化函数、调用中断初始化函数，调用把代码从StepStone拷贝到SDRAM的拷贝函数，最后调用C语言的Main函数。
init.c
初始化函数的实现，包括关闭看门狗函数的实现、时钟初始化函数的实现、存储器初始化函数的实现、把代码从StepStone拷贝到SDRAM函数的实现、LED初始化函数的实现、定时器初始化函数的实现、中断初始化函数的实现
interrupt.c
定时器中断的中断服务程序的实现，中断服务程序的功能是每次中断改变4个LED灯的状态
interrupt.h
定时器中断的中断服务程序的头文件
s3c24xx.hs3c2410A的头文件，主要是相关寄存器地址的定义。
main.c
主函数
MakefileMakefile文件
timer.lds
链接脚本文件
@*@Name：
head.S@Desc：
初始化，设置中断模式、系统模式的栈，设置好中断处理函数@Parameter：
@Return：
@Author：
yoyoba（stuyou@）@Date：
2011-5-26@Modify：
2011-5-26@*
.externmain.text.global_start_start：
@*@中断向量，本程序中，除Reset和HandleIRQ外，其它异常都没有使用@*bReset
@0x04：
未定义指令中止模式的向量地址HandleUndef：
bHandleUndef
@0x08：
管理模式的向量地址，通过SWI指令进入此模式HandleSWI：
bHandleSWI
@0x0c：
指令预取终止导致的异常的向量地址HandlePrefetchAbort：
bHandlePrefetchAbort
@0x10：
数据访问终止导致的异常的向量地址HandleDataAbort：
bHandleDataAbort
@0x14：
保留HandleNotUsed：
bHandleNotUsed
@0x18：
中断模式的向量地址bHandleIRQ
@0x1c：
快中断模式的向量地址HandleFIQ：
bHandleFIQReset：
ldrsp,=4096@设置栈指针，以下都是C函数，调用前需要设好栈bldisable_watch_dog@关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启blclock_init@设置MPLL，改变FCLK、HCLK、PCLKblmemsetup@设置存储控制器以使用SDRAMblcopy_steppingstone_to_sdram@复制代码到SDRAM中ldrpc,=on_sdram@跳到SDRAM中继续执行on_sdram：
msrcpsr_c,#0xd2@进入中断模式ldrsp,=4096@设置中断模式栈指针
msrcpsr_c,#0xdf@进入系统模式ldrsp,=0x34000000@设置系统模式栈指针，
blinit_led@初始化LED的GPIO管脚bltimer0_init@初始化定时器0blinit_irq@调用中断初始化函数，在init.c中msrcpsr_c,#0x5f@设置I-bit=0，开IRQ中断
ldrlr,=halt_loop@设置返回地址ldrpc,=Main@调用Main主函数halt_loop：
bhalt_loopHandleIRQ：
sublr,lr,#4@计算返回地址stmdbsp！
{r0-r12,lr}@保存使用到的寄存器@注意，此时的sp是中断模式的sp@初始值是上面设置的4096ldrlr,=int_return@设置调用ISR即EINT_Handle函数后的返回地址ldrpc,=Timer0_Handle@调用中断服务函数，在interrupt.c中int_return：
ldmiasp！
{r0-r12,pc}^@中断返回,^表示将spsr的值复制到cpsr
/*
*Nameinit.c
*DescARM处理器硬件初始化函数实现
*Parameter
*Return
*Authoryoyobastuyou@
*Date2011-5-26
*Modify2011-5-26
*/
#include"s3c24xx.h"
voiddisable_watch_dogvoid；
voidclock_initvoid；
voidmemsetupvoid；
voidcopy_steppingstone_to_sdramvoid；
voidinit_ledvoid；
voidtimer0_initvoid；
voidinit_irqvoid；
/*
*关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启
*/
voiddisable_watch_dogvoid
{
WTCON=0；//关闭WATCHDOG很简单，往这个寄存器写0即可
}
#defineS3C2410_MPLL_200MHZ0x5c120x0440x00
#defineS3C2440_MPLL_200MHZ0x5c120x0140x02
/*
*对于MPLLCON寄存器，1912为MDIV，94为PDIV，10为SDIV
*有如下计算公式：
*S3C2410MPLLFCLK=m*Fin/p*2^s
*S3C2410MPLLFCLK=2*m*Fin/p*2^s
*其中m=MDIV+8,p=PDIV+2,s=SDIV
*对于本开发板，Fin=12MHz
*设置CLKDIVN，令分频比为：
FCLKHCLKPCLK=124，
*FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz
*/
voidclock_initvoid
{
//LOCKTIME=0x00ffffff；//使用默认值即可
CLKDIVN=0x03；//FCLKHCLKPCLK=124,HDIVN=1,PDIVN=1
/*如果HDIVN非0，CPU的总线模式应该从"fastbusmode"变为"asynchronousbusmode"*/
__asm__
"mrcp15,0,r1,c1,c0,0\n"/*读出控制寄存器*/
"orrr1,r1,#0xc0000000\n"/*设置为"asynchronousbusmode"*/
"mcrp15,0,r1,c1,c0,0\n"/*写入控制寄存器*/
；
/*判断是S3C2410还是S3C2440GSTATUS1寄存器为通用状态寄存器，用来描述芯片ID标识，可以通过读取GSTATUS1寄存器
的值来确定处理器的类型
0x32410000=S3C24100x32410002=S3C2410A0x32440000=S3C24400x32440002=S3C2440aEdukitIII实验箱使用的是S3C2410A芯片*/
ifGSTATUS1==0x32410000GSTATUS1==0x32410002
{
MPLLCON=S3C2410_MPLL_200MHZ；/*现在，FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz*/
}
else
{
MPLLCON=S3C2440_MPLL_200MHZ；/*现在，FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz*/
}
}
/*
*设置存储控制器以使用SDRAM
*/
voidmemsetupvoid
{
volatileunsignedlong*p=volatileunsignedlong*MEM_CTL_BASE；
/*这个函数之所以这样赋值，而不是像前面的实验比如mmu实验那样将配置值
*写在数组中，是因为要生成"位置无关的代码"，使得这个函数可以在被复制到
*SDRAM之前就可以在steppingstone中运行
*/
/*存储控制器13个寄存器的值*/
p0=0x22011110；//BWSCONp1=0x00000700；//BANKCON0p2=0x00000700；//BANKCON1p3=0x00000700；//BANKCON2p4=0x00000700；//BANKCON3p5=0x00000700；//BANKCON4p6=0x00000700；//BANKCON5p7=0x00018005；//BANKCON6p8=0x00018005；//BANKCON7
/*REFRESH,
*HCLK=12MHz0x008C07A3,
*HCLK=100MHz0x008C04F4
*/
p9=0x008C04F4；
p10=0x000000B1；//BANKSIZEp11=0x00000030；//MRSRB6p12=0x00000030；//MRSRB7
}
voidcopy_steppingstone_to_sdramvoid
{
unsignedint*pdwSrc=unsignedint*0；
unsignedint*pdwDest=unsignedint*0x30000000；
whilepdwSrcunsignedint*4096
{
*pdwDest=*pdwSrc；
pdwDest++；
pdwSrc++；
}
}
/*
*LED1-4对应GPF5、GPF6、GPF7、GPF8
*/
#defineGPF5_out15*2//LED1
#defineGPF6_out16*2//LED2
#defineGPF7_out17*2//LED3
#defineGPF8_out18*2//LED4voidinit_ledvoid
{
GPFCON=GPF5_outGPF6_outGPF7_outGPF8_out；
}
/*
*TimerinputclockFrequency=PCLK/{prescalervalue+1}/{dividervalue}
*{prescalervalue}=0~255
*{dividervalue}=2,4,8,16
*本实验的Timer0的时钟频率=100MHz/99+1/16=62500Hz
*设置Timer00.5秒钟触发一次中断：
*/
voidtimer0_initvoid
{
TCFG0=99；//预分频器0=99TCFG1=0x03；//选择16分频
TCNTB0=31250；//0.5秒钟触发一次中断
TCON=11；//手动更新
TCON=0x09；//自动加载，清"手动更新"位，启动定时器0
}
/*
*定时器0中断使能
*/
voidinit_irqvoid
{
//定时器0中断使能
INTMSK&=~110；
}
/*
*Nameinterrupt.c
*Desc定时器0的终端服务程序
*Parameter
*Return
*Authoryoyobastuyou@
*Date2011-5-26
*Modify2011-5-26
*/
#include"s3c24xx.h"
voidTimer0_Handlevoid
{
/*
*每次中断令4个LED改变状态
*/
ifINTOFFSET==10
{
GPFDAT=~GPFDAT&0xf5；
}
//清中断
SRCPND=1INTOFFSET；
INTPND=INTPND；
}
/*
*Nameinterrupt.h
*Desc中断处理函数头文件
*Parameter
*Return
*Authoryoyobastuyou@
*Date2011-5-26
*Modify2011-5-26
*/
voidEINT_Handle；
/*
*NameMain.c
*Desc主函数
*Parameter
*Return
*Authoryoyobastuyou@
*Date2011-5-26
*Modify2011-5-26
*/
intMainvoid
{
while1；
return0；
}
/*
*Name：
Makefile
*Desc：
该例程的Makefile文件，使用了timer.lds链接脚本
*Parameter：
*Return：
*Author：
yoyoba（stuyou@）
*Date：
2011-5-26
*Modify：
2011-5-26
*/
objs：
=head.oinit.ointerrupt.omain.otimer.bin：
$（objs）
arm-linux-ld-Ttimer.lds-otimer_elf$^
arm-linux-objcopy-Obinary-Stimer_elf$@
arm-linux-objdump-D-marmtimer_elftimer.dis
%.o：
%.carm-linux-gcc-Wall-O2-c-o$@$
%.o：
%.Sarm-linux-gcc-Wall-O2-c-o$@$
clean：
rm-ftimer.bintimer_elftimer.dis*.o
/*
*Names3c24xx.h
*Desc本例程使用到的s3c2410外围寄存器地址定义
*Parameter
*Return
*Authoryoyobastuyou@
*Date2011-5-26
*Modify2011-5-26
*/
/*WOTCHDOGregister*/
#defineWTCON*volatileunsignedlong*0x53000000
/*SDRAMregisers*/
#defineMEM_CTL_BASE0x48000000
#defineSDRAM_BASE0x30000000
/*GPIOr
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