1. S5PV210 PWM模块解析

1.1 结构概述

1.1.1 时钟选择

1.1.2 两级分频

1.1.3 输出特征

1.2 工作模式

1.2.1 工作流程

1.2.2 TCNT & TCMP、TCNTB & TCMPB与双缓冲特性

1.3 启动PWM定时器步骤

1.4 PWM波形

1.5 输出电平控制

1.6 死区功能

2. S5PV210 PWM程序设计

2.1 蜂鸣器工作原理

2.2 核心寄存器解析

2.2.1 TCFG0 & TCFG1

2.2.2 TCON

2.2.3 TCNTBn & TCMPBn & TCNTOn

2.2.4 TINT_CSTAT

2.3 PWM控制蜂鸣器代码解析

2.3.1 PWM初始化代码解析

2.3.2 蜂鸣器频率设置代码解析

2.3.3 启动 & 停止蜂鸣器代码解析

2.4 基于定时器中断的按键去抖动实现

2.4.1 目标与原理

2.4.2 Timer初始化代码分析

2.4.3 按键ISR代码分析

2.4.4 Timer ISR代码分析

3. S5PV210 看门狗模块解析

3.1 看门狗作用

3.2 看门狗结构分析

3.3 看门狗操作流程

3.4 关闭看门狗编程实例

3.4.1 为什么要关闭看门狗

3.4.2 关闭看门狗实例

3.5 看门狗定时器编程实例

3.5.1 看门狗定时器初始化代码解析

3.5.2 看门狗定时器ISR代码解析

3.5.3 实验现象及分析

3.5.4 喂狗函数解析

4. S5PV210 RTC模块解析

4.1 RTC结构解析

4.1.1 RTC功能

4.1.2 工作时钟 & 电池供电

4.1.3 实时时钟模块

4.1.4 Alarm闹钟模块

4.1.5 Time Tick模块

4.2 核心寄存器解析

4.2.1 INTP

4.2.2 RTCCON

4.2.3 TICCNT & CURTICCNT

4.2.4. RTCALARM

4.2.5 ALMSEC & ALMMIN & ALMHOUR等

4.2.6 BCDSEC & BCDMIN & BCDHOUR等

4.3 RTC时间设置 & 读取代码解析

4.4 Tick中断代码解析

4.5 Alarm闹钟中断代码解析

1. S5PV210 PWM模块解析

1.1 结构概述

1.1.1 时钟选择

① PCLK_PSYS

② SCLK_PWM

使用二者的区别在于，PCLK_PSYS需要经过两级分频器，得到需要的频率；而SCLK_PWM不经过第一级分频器，在第二级分频器中为单独的选项，因此不会对SCLK_PWM进行分频操作

在使用的观念上，SCLK_PWM相当于将分频步骤在CMU模块中完成，输出给PWM模块时直接是目标时钟

1.1.2 两级分频

① 一级预分频（8位整数分频器）

Timer 0 & 1共享一个预分频器；Timer 2 & 3 & 4共享一个预分频器

预分频系数：1 ~ 255

② 二级分频（固定比例分频器）

每个Timer各有一个二级分频器

二级分频器设置为可选的固定分频系数（1/1、1/2、1/4、1/8、1/16）

最终的分频公式如下：

在使用66MHz PCLK_PSYSY的情况下，结合两级分频器和32位计数器，定时范围如下：

1.1.3 输出特征

Timer 0 ~ 3具有PWM功能和外部引脚，可以驱动外部IO信号；同时可以触发SoC内部中断

Timer 4没有PWM功能（没有TCMPB寄存器）和外部引脚，因此只能作为内部定时器使用

Timer 0配有死区生成器，可以在Timer 0 & 1产生死区信号，用于驱动大电流设备

1.2 工作模式

1.2.1 工作流程

① 事先将计算好的计数值写入TCNTB，在启动timer前将TCNTB的值装载到TCNT寄存器中（首次启动计数时，需要手动装载计数值），装载完成后就可以启动timer

② 如果要启用PWM功能（即输出PWM波形），则同时还需要设置TCMPB寄存器。该寄存器默认值为0，故不会实现电平反转

③ 计时开始后，TCNT在模块时钟的驱动下递减，当递减到TCNT == TCMP时，电平值反转

当TCNT递减到0时，电平再次反转。如果使能中断，则PWM模块发出中断请求；如果使能auto-reload，则再次将TCNTB & TCMPB中的值加载到TCNT和TCMP中，并开始新一轮计数

④ 当前TCNT的值可以通过TCNTO寄存器观察

1.2.2 TCNT & TCMP、TCNTB & TCMPB与双缓冲特性

① TCNTB & TCMPB为有地址的寄存器，供程序员操作；TCNT & TCMP为内部递减计数和比较用的寄存器，没有寄存器地址，程序员不能编程访问该寄存器

② 两组计数 & 比较寄存器构成了PWM的双缓冲特性

所谓双缓冲特性就是在不停止当前计数的情况下，修改下次的计数值。如果使能auto-reload，并且在程序中修改了TCNTB & TCMPB寄存器的值，将在下个周期生效。

特别注意：如果要设置下个周期的计数值，在修改TCNTB & TCMPB寄存器的值之后，auto-reload的值应为1，manaul-update的值应为0。

如果此时设置manual-update的值为1，TCNTB & TCMPB的值会被立即加载到TCNT & TCMP中

1.3 启动PWM定时器步骤

① 将计数/比较的初始值写入TCNTB & TCMPB

② 将manual-update位置1，然后置0（手动装载）

③ 将start-bit位置1，启动计时器

1.4 PWM波形

PWM波形有2个重要参数：

① 周期T

② 占空比（duty ratio）

其中周期由TCNTB寄存器控制，假设PWM模块时钟频率配置为FIN，则周期为：

TCNTB / FIN（这也是定时时间）

即PWM波形的频率 fre = FIN / TCNTB

占空比则由TCMPB寄存器控制，假设波形如上图所示，开始计数时PWM输出低电平，TCNT == TCMP时输出高电平，那么占空比为TCMPB / TCNTB

但是S5PV210的PWM起始电平是可设置的，如果输出极性与上图相反，即开始计数时输出高电平，TCNT == TCMP时输出低电平，那么占空比为

(TCNTB - TCMPB) / TCNTB = 1 - TCMPB / TCNTB

1.5 输出电平控制

S5PV210的PWM输出极性可由inverter-on/off位配置，具体如下图所示

特别注意：inverter-bit对定时停止时PWM输出电平的影响

① 正常计时结束

Inverter off：高电平

Inverter on：低电平

② 强制停止计时

首先，可以通过将start-bit置0强制停止计时，此时PWM波形的输出极性与TCNT和TCMP的值有关，具体如下，

Inverter off：

TCNT > TCMP：低电平

TCNT <= TCMP：高电平

Inverter on：

TCNT > TCMP：高电平

TCNT <= TCMP：低电平

之所以讨论这个问题，是在用PWM控制蜂鸣器时要确保未计时和计时停止时蜂鸣器不工作（即PWM输出为低电平）~~

1.6 死区功能

应用场景：PWM有一个应用就是在功率电路中用来对交流电压进行整流，整流时2路分别在高电平和低电平时导通工作，不能同时导通。

如用PWM的输出信号及其反相信号控制2个开关，加入死区功能后，就可以避免2个开关同时导通

注意：出于功能的正确性，死区长度需要小于compare counter value

2. S5PV210 PWM程序设计

2.1 蜂鸣器工作原理

使用Timer 2输出的PWM电压信号来驱动蜂鸣器工作，其中蜂鸣器的频率可以通过设置PWM波形的频率进行设置。考虑到一般引脚的驱动能力不足，蜂鸣器会额外使用三极管来供电。

在本示例中，当PWMTOUT2输出高电平时蜂鸣器开始工作。因此需要确保PWM在未开始计时工作时必须处于低电平，在计时结束后也必须处于低电平

2.2 核心寄存器解析

2.2.1 TCFG0 & TCFG1

TCFG0 & TCFG1寄存器用于设置两级分频系数，如使用SCLK_PWM作为模块时钟，则该时钟不会被分频

可以再看下上文中Timer的结构图，SCLK__PWM是不经过第一级分频器的

注意：根据芯片手册，使用SCLK_PWM作为时钟时，占空比会有微小错误，减小该错误的方式是确保SCLK_PWM频率低于PCLK_PSYS（SCLK_PWM的建议值为低于1MHz）

2.2.2 TCON

说明1：启动定时器时涉及manual-update & start-bit位

先将计数值写入TCNTB & TCMPB，然后将manual-update位置1再置0，如此便实现将初始计数值写入TCNT & TCMP。最后将start-bit置1，便可启动计时

说明2：注意对inverter-bit的设置

根据蜂鸣器的工作原理，要确保未计工作时PWM输出低电平，计时完成后也要保持低电平。结合interter-bit与PWM输出电平的对应关系，在初始化时需要设置该位

2.2.3 TCNTBn & TCMPBn & TCNTOn

这三个寄存器均为32位，用于实现对计数值的设置与观察

2.2.4 TINT_CSTAT

此处中断使能和中断状态共用一个寄存器，在PWM的ISR中需要清pend

2.3 PWM控制蜂鸣器代码解析

2.3.1 PWM初始化代码解析

说明1：首先要将Timer 2对应的GPIO管脚设置位TOUT_2功能

说明2：设置两级分频

之前设置的PCLK_PSYS为66MHz，此处将一级分频系数设为65，二级分频系数设为1/1，所以最终Timer 2频率为：

66 / (65 + 1) / 1 = 1MHz

2.3.2 蜂鸣器频率设置代码解析

说明：使用除法引入的编译问题

由于set_frequency函数中使用了除法，需要相关库的支持，因此编译时会有如下报错

解决方案：在链接时增加对libgcc.a的链接

可见在增加对libgcc.a的链接后，对__aeabi_uidiv的引用问题已经解决，但是在__aeabi_idiv0函数中出现对raise函数的引用问题

根据网上资料，在代码中按如下方式添加raise函数，编译链接可成功

注意：根据网上资料，该函数在uboot源代码的arch/arm/lib/eabi_compat.c中，该文件为符合eabi接口的工具链提供一些通用函数。

但是在我目前的210 uboot中已经没有该函数与该文件~~

根据之前的分析，是arm交叉工具链中的数学函数调用了raise函数，用于处理除法错误，调用过程如下

除法 --> __aeabi_uidiv --> __aeabi_idiv0 --> raise

参考资料：

解决undefined reference to `__aeabi_uidivmod'和undefined reference to `__aeabi_uidiv'错误 - 百度文库

uboot中raise：Signal #8 caught的根本原因

2.3.3 启动 & 停止蜂鸣器代码解析

此处启动定时器比较简单，关键是如何停止定时器。如果直接将start-bit位清零，虽然定时器会停止工作，但是PWM的输出电平可能为高电平，此时蜂鸣器仍在工作。因此要确保定时器停止后，PWM输出低电平。

上例中采用的方式是将auto-reload位清零，如此Timer在结束本周期的计数后，将不再加载缓冲寄存器中的值并停止工作（当然，还要配合invert-bit的设置~~）

2.4 基于定时器中断的按键去抖动实现

2.4.1 目标与原理

目标：由于机械按键的工作特性，一次按下可能触发多次外部中断。可以配合定时器，消除按键抖动对按键次数判断的影响

原理：

① 初始化按键触发外部中断，PWM Timer也使能中断

② 在按键的ISR中更新Timer计数值（stop --> config --> start）

③ 按键的抖动会不断重置计数器，当抖动结束时，Timer计时结束，在Timer的ISR中标识按键按下

2.4.2 Timer初始化代码分析

由于timer 4没有PWM功能也没有外部引脚，专门用于内部计时器，因此此处使用该计时器实现去抖动。

在去抖动的应用场景下，并不需要自动装载，因此保留其初始值0

2.4.3 按键ISR代码分析

在按键ISR中并不标识按键按下，只是重置定时器。当按键抖动结束后，不会再重置定时器，当定时器time out后将调用Timer的ISR

2.4.4 Timer ISR代码分析

在Timer的ISR中标识按键按下，然后在中断源端清pend

3. S5PV210 看门狗模块解析

3.1 看门狗作用

① 嵌入式系统在运行过程中难免出现死机或跑飞的情况，此时需要一种自动复位的功能（尤其是无人值守设备）。

② 看门狗（watchdog timer）作为SoC上的一个硬件模块，作用就是在系统死机时，帮助系统实现自动复位。

③ 看门狗的特点是需要不停地接收信号（外置看门狗芯片）或重置计数值（SoC片内看门狗），以保持计数值不为0。一旦一段时间接收不到信号或计数值为0，看门狗将发出复位信号或产生中断

3.2 看门狗结构分析

① 看门狗本质上是一个16位计数器，当计数为0时根据配置发出中断信号/reset信号，如果使能发出reset信号则系统重启。所以为避免系统重启，需要在计数结束前重置计数值（即喂狗）。

② 时钟模块

PCLK + 2级分频

时钟源：PCLK

第1级预分频：0 ~ 2^8 - 1

第2级分频：4档固定分频系数

watchdog时钟 = PCLK / (Prescaler value + 1) / Division_factor

③ 计数模块

WTCNT：当前计数值

WTDAT：设置超时计数值

说明1：在启动watchdog时，WTDAT中的数值不会自动加载到WTCNT中，所以在启动前需要给WTCNT设置初始值。

说明2：WTCNT的默认初始值为0x8000，如果使用该默认值启动，计数结束后WTDAT中的值会被自动加载到WTCNT中。

如此设计是因为watchdog还可以作为普通计数器使用，但寄存器中并没有设置重新装载的栏位（非watchdog计数器中均有此栏位）。

注意：上述的理解是有偏差的，下文会根据实验现象进行总结~~

④ 信号模块

说明1：根据配置，可以在计数结束后发出reset信号或触发中断。

说明2：一般作为watchdog使用时发出reset信号，作为普通计数器使用时可以触发中断

3.3 看门狗操作流程

① 设置看门狗中断操作

包括全局中断（CPSR中的I位）、看门狗中断使能（中断源 & VIC）、看门狗中断向量的定义（VIC）

如果只是进行复位操作，则无需此步骤

② 设置WTCON寄存器

包括预分频比例因子、分频系数、中断使能、复位使能

③ 设置WTDAT & WTCNT寄存器

④ 启动看门狗定时器

将WTCON的bit[0] & bit[5]置为1，就启动了看门狗定时器

3.4 关闭看门狗编程实例

3.4.1 为什么要关闭看门狗

① 根据datasheet，CPU启动后看门狗是默认工作的。

advantage：看门狗立即生效没有时间空档

disadvantage：启动代码需要喂狗

② 为简化启动代码，才在启动代码前段关闭看门狗（越早越好，以防复位）。之后再根据需要打开（同时要提供喂狗函数）。

③ 根据之前对S5PV210启动流程的分析，iROM代码（BL0）中已经关闭了看门狗

3.4.2 关闭看门狗实例

根据datasheet，只需将WTCON寄存器的bit[5]清零即可。但为求简便，一般直接向该寄存器写零值。

3.5 看门狗定时器编程实例

3.5.1 看门狗定时器初始化代码解析

3.5.2 看门狗定时器ISR代码解析

说明：根据芯片手册，看门狗中断源端清pend的方式是向WTCLRINT寄存器中写入任意值

3.5.3 实验现象及分析

① 均不设置，使用默认值，约4秒打印一次

这点符合我们的时钟频率设置和0x8000（32768D）的默认初始值

② 均设置10000，1秒多打印一次

③ 设置WTDAT，不设置WTCNT，第一次4秒打印，后续的1秒打印

根据上述实验现象，就可以正确理解WTDAT & WTCNT的设置，现总结如下：

① S5PV210的watchdog模块使用auto-reload的方式工作（而PWM需要配置），一次计数完成后会将WTDAT中的数值载入WTCNT中并开始新一轮计数

② 对WTDAT载入规则的正确理解（其实手册写得是有些歧义的~~）

在启动看门狗时，WTDAT中的数值不会被自动加载到WTCNT中（其实PWM中也是如此，首次计数需要设置manual-update），如果不设置WTCNT，首次计数会采用默认值0x8000，待首次计数完成后会将WTDAT中的值加载到WTCNT中，并开始下一轮计数

手册中所谓如果将WTDAT设置为0x8000并启动首次计数，WTDAT中的值会被自动加载到WTCNT中。个人感觉是有歧义的，因为WTCNT的默认值就是0x8000。

3.5.4 喂狗函数解析

要防止看门狗time out重启，就需要在看门狗倒计时完成前喂狗。为模拟这一过程，代码中启动Timer 4定时器，定时1s，然后在Timer的ISR中喂狗

所谓喂狗，就是在看门狗倒计时完成前重置WTCNT的值（和PWM相比，WDT相当于将实际的count-down寄存器开放给程序员操作，否则无法喂狗）

4. S5PV210 RTC模块解析

4.1 RTC结构解析

4.1.1 RTC功能

① 为系统提供可靠的时钟

② Time Tick中断

③ Alarm 闹钟中断

4.1.2 工作时钟 & 电池供电

RTC模块使用32.768KHz的外部时钟，核心板中接线如下

RTC控制器可以由后备电池提供电力，当系统电源关闭时，CPU和RTC逻辑电路均断开，后备电池仅驱动RTC部件的振荡电路和BCD计数器

4.1.3 实时时钟模块

① RTC模块可提供格式为年月日星期时分秒的实时时钟，并且能够对闰年的年月日进行自动处理

② 实时时钟模块使用的时钟由clock divider产生，频率为1Hz

4.1.4 Alarm闹钟模块

① Alarm闹钟模块支持根据年月日时分秒的标准单独或组合设置闹钟

② 当设定的闹钟到期时，在正常模式下会触发ALARM_INT中断；在节电模式下会同时发出ALARM_WK信号并触发ALARM_INT中断

注意：PWM定时器是根据时间段定时，而Alarm模块是在设置的时间点触发中断

4.1.5 Time Tick模块

① Time Tick模块使用的时钟由RTC内部的时钟分频器对32.768KHz的外部时钟进行分频得来，可选的时钟设置及分辨率（此处即最小计时周期）如下，

② Time Tick计时周期如下，

③ 依据上表，RTC模块可以产生毫秒级时钟中断，该中断可供RTOS内核使用

4.2 核心寄存器解析

4.2.1 INTP

该寄存器用于在RTC的ISR中清pend（向对应位写1）

4.2.2 RTCCON

说明1：RTCEN位控制所有CPU和RTC的数据交互，所以在对RTC进行任何设置之前需要将该位置1，在操作完成后将该位清零。

说明2：为了RTC计时的精确，在设置RTC之前需要复位clock divider（通过CLKRST位）

4.2.3 TICCNT & CURTICCNT

TICCNT为Time Tick设置的计数值，CURTICCNT为当前计数值

4.2.4. RTCALARM

该寄存器用于使能Alarm功能，设置时首先将ALMEN位置1，然后将需要设置闹钟的位置1（e.g. 每到第30秒设置闹钟，则需要将SECEN置1）

注意：在BCD计数器中有星期寄存器，但是设置闹钟时并没有以星期为标准

4.2.5 ALMSEC & ALMMIN & ALMHOUR等

以BCD格式设置的闹钟时间

4.2.6 BCDSEC & BCDMIN & BCDHOUR等

以BCD格式设置的实时时钟时间

说明1：设置实时时钟和Alarm闹钟时都要注意年的处理方式，寄存器中只提供了3位BCD码，所及在设置时一般会以某年为标准（e.g. 2000年）

说明2：读取BCD计数器时的误差

当获取完整RTC时间时，需要读取7个寄存器，其中的耗时可能会导致误差。当读到的BCDSEC值为0时，说明已经计时满1分钟，并且已经发生进位，此时之前读到的数据可能有误（e.g. 1:59时读取，而读的过程中时间变为2:00，此时之前读到的BCDMIN为1，已经需要修正）

因此建议如果读到的BCDSEC值为0，则重新读取一遍

4.3 RTC时间设置 & 读取代码解析

说明1：在对RTC的操作前后，分别开启/关闭RTC控制开关

说明2：在设置时间之前，将clock divider复位

4.4 Tick中断代码解析

4.5 Alarm闹钟中断代码解析

说明：由于此处是按秒设置闹钟，使能RTC Alarm中断时需要同时将ALMEN和SECEN置1

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