Zynq-7000系列全局定时器(GT)详解

每个 Cortex-A9 处理器都有自己的私有 32 位定时器和 32 位看门狗定时器，两个处理器共享一个全局 64 位定时器，这些定时器始终以 CPU 频率 (CPU_3x2x) 的 1/2 计时。

在系统层面，有一个 24 位看门狗定时器和两个 16 位三重定时器/计数器。

系统看门狗定时器的时钟频率为 CPU 频率 (CPU_1x) 的 1/4 或 1/6，或者可以由来自 MIO 引脚或来自 PL 的外部信号提供时钟。

两个三重定时器/计数器始终以 CPU 频率 (CPU_1x) 的 1/4 或 1/6 计时，用于计算来自 MIO 引脚或来自 PL 的信号脉冲的宽度。

下图显示了系统定时器的关系

本文重点说一下全局定时器。

全局定时器

全局定时器是一个 64 位的具有自动递增功能的递增计数器。

全局定时器是内存映射到与私有定时器相同的地址空间。

所有 Cortex-A9 处理器都可以访问全局定时器。

每个 Cortex-A9 处理器都有一个 64 位比较器，用于在全局定时器达到比较器值时声明一个私有中断。

计时

GTC 始终以 CPU 频率 (CPU_3x2x) 的 1/2 计时。

寄存器概述

有关GTC的注册概述如下表

全局定时器寄存器概述

怎么使用？

下面两个函数是在bsp standalone中的xtime_l.c中。

void XTime_SetTime(XTime Xtime_Global)
{
 /* Disable Global Timer */
 Xil_Out32((u32)GLOBAL_TMR_BASEADDR +(u32)GTIMER_CONTROL_OFFSET, (u32)0x0);
 /* Updating Global Timer Counter Register */
 Xil_Out32((u32)GLOBAL_TMR_BASEADDR +(u32)GTIMER_COUNTER_LOWER_OFFSET, (u32)Xtime_Global);
 Xil_Out32((u32)GLOBAL_TMR_BASEADDR +(u32)GTIMER_COUNTER_UPPER_OFFSET,
(u32)((u32)(Xtime_Global>>32U)));
 /* Enable Global Timer */
 Xil_Out32((u32)GLOBAL_TMR_BASEADDR + (u32)GTIMER_CONTROL_OFFSET, (u32)0x1);
}

void XTime_GetTime(XTime *Xtime_Global)
{
 u32 low;
 u32 high;

 /* Reading Global Timer Counter Register */ do {
 high = Xil_In32(GLOBAL_TMR_BASEADDR + GTIMER_COUNTER_UPPER_OFFSET);
 low = Xil_In32(GLOBAL_TMR_BASEADDR + GTIMER_COUNTER_LOWER_OFFSET);
 } while(Xil_In32(GLOBAL_TMR_BASEADDR + GTIMER_COUNTER_UPPER_OFFSET) != high);

 *Xtime_Global = (((XTime) high) << 32U) | (XTime) low;
}

官方已经把全局定时器自动初始化好了，其频率为CPU频率的一半。

定义全局定时器的7个寄存器全部按照地址进行了宏定义，采用xil_io.h里的out32和in32两个函数进行读写操作：

#define Global_Timer_INTR                       XPAR_GLOBAL_TMR_INTR #define Global_Timer_Counter_Register0          XPAR_GLOBAL_TMR_BASEADDR+0x0U #define Global_Timer_Counter_Register1          XPAR_GLOBAL_TMR_BASEADDR+0x4U #define Global_Timer_Control_Register           XPAR_GLOBAL_TMR_BASEADDR+0x8U #define Global_Timer_Interrupt_Status_Register  XPAR_GLOBAL_TMR_BASEADDR+0xCU #define Comparator_Value_Register0              XPAR_GLOBAL_TMR_BASEADDR+0x10U #define Comparator_Value_Register1              XPAR_GLOBAL_TMR_BASEADDR+0x14U #define Auto_increment_Register                 XPAR_GLOBAL_TMR_BASEADDR+0x18U

接下来进行全局定时器的初始化和中断函数绑定：

GT_Write_Reg(Global_Timer_Control_Register,0);//停止全局定时器
GT_Write_Reg(Global_Timer_Counter_Register0,0);//清空计数器低32位
GT_Write_Reg(Global_Timer_Counter_Register1,0);//清空计数器高32位
GT_Write_Reg(Global_Timer_Interrupt_Status_Register,1);//清除中断标志位
GT_Write_Reg(Comparator_Value_Register0,TIMER_LOAD_VALUE);//加载比较器低32位
GT_Write_Reg(Comparator_Value_Register1,0);//加载比较器高32位
GT_Write_Reg(Auto_increment_Register,TIMER_LOAD_VALUE);//加载递增寄存器数值
Status = XScuGic_Connect(IntcInstancePtr, Global_Timer_INTR,
 (Xil_ExceptionHandler)TimerIntrHandler,
 0);//绑定全局定时器中断服务函数 if (Status != XST_SUCCESS)
{ return Status;
}
XScuGic_InterruptMaptoCpu(IntcInstancePtr,1,Global_Timer_INTR);//将27号全局定时器中断映射到CPU1
XScuGic_Enable(IntcInstancePtr, Global_Timer_INTR);//打开全局定时器中断（27号）

主程序中打开全局定时器开始计时

GT_Write_Reg(Global_Timer_Control_Register,//启动全局定时器
 Auto_Increment_Bit|IRQ_Enable_Bit|Comp_Enable_Bit|Timer_Enable_Bit);

总结

全局定时器一共7个寄存器，打开SDK再想看看对应的BSP文档时就会发现还是很复杂的。