SAM4E單片機之旅——3、LED閃爍之定時器中斷

　　讓一個LED燈閃爍不過癮，我們應該讓這塊開發(fā)板完成一點更高難度的任務：比如讓兩個LED燈閃爍。

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　　當然了，以我們的現(xiàn)在使用的空循環(huán)技術，還是可以實現(xiàn)這點的。但是這樣顯得略為低端。所以我們使用一個高端點的技術：中斷。還有就是會介紹一下在CMSIS里怎么使用中斷。

　　一、電路

　　二、實現(xiàn)思路

　　第一個LED的閃爍還是用之前使用的空循環(huán)吧，別把世界弄得太復雜了。

　　第二個LED的閃爍就稍微自動化一點了：使用一個定時器，讓它在到了需要切換引腳電平的時候通知我們一下。這樣做的好處就是我們只需在定時器通知時關注第二個LED燈，而在其他的時候就可以忙別的事了。(比如讓第一個LED閃爍。)

　　使用的中斷源還是之前用到的RTT。RTT可以在計數(shù)器達到特定值時產(chǎn)生中斷，這個特定的值(Alarm Value)可以通過訪問RTT報警寄存器(RTT_AR)設定。然后在RTT的中斷處理函數(shù)中切換LED引腳的電平，同時設定好下一次中斷的條件就好了。

　　三、中斷

　　在中斷時，處理器會根據(jù)中斷號在中斷向量表查詢中斷服務函數(shù)(ISR)相關的信息。為此，我們需要知道RTT的中端號(3)，還有中斷向量表的位置，然后修改中斷向量表。系統(tǒng)控制塊(SCB)中有個“向量表偏移寄存器”(SCB_VTOR)，在這個地址指向的區(qū)域里儲存著一系列的向量，包括外部中斷向量表。然后我們需要知道ISR相關信息在這個向量表的位置。接著修改中斷向量表時需要知道它儲存的只有ISR的地址，還是直接跳轉(zhuǎn)至ISR的指令……(先別忙著動手)

　　四、main函數(shù)之前發(fā)生的事

　　實際上，入口點——即整個程序開始運行的入口，并不是main函數(shù)。這個入口是鏈接器指定的，默認情況下是_start函數(shù)。而在Atmel Studio生成的項目中，默認情況下鏈接器的參數(shù)有“--entry=Reset_Handler”的這么一項，意思就是指定程序入口為Reset_Handler。

　　這個函數(shù)的實現(xiàn)在以下文件中：

　　srcASFsamutilscmsissam4esourcetemplatesgccstartup_sam4e.c

　　這個是函數(shù)也是重置時的中斷處理函數(shù)。在這個函數(shù)中，進行了一系列的初始化工作，其中包括中斷向量表的配置。然后在初始化C庫之后，就調(diào)用main函數(shù)了。最后在main函數(shù)返回后執(zhí)行一個死循環(huán)。

　　五、定義中斷處理函數(shù)

　　CMSIS已經(jīng)為定義好了各種ISR的函數(shù)原型，同時做好了默認的函數(shù)實現(xiàn)。這些函數(shù)在以下文件中實現(xiàn)：

　　srcASFsamutilscmsissam4esourcetemplatesexceptions.c

　　不過默認的函數(shù)實現(xiàn)是“弱定義”為Dummy_Handler的別名，這個函數(shù)的實現(xiàn)只是一個簡單的死循環(huán)。弱定義意味著我們可以很方便地在鏈接時覆蓋默認的實現(xiàn)。方法就是重新定義一個具有相同簽名的函數(shù)。因為默認情況下是“強定義”的，所以就會覆蓋掉默認的實現(xiàn)。

　　六、準備工作

　　現(xiàn)在程序已經(jīng)略為復雜了，需要做些準備工作。

　　宏定義：

/* LED 使用的GPIO引腳 */

　　#define LED0_GPIO PIO_PA0

　　#define LED1_GPIO PIO_PD20

　　/* LED 閃爍的周期 */

　　#define LED0_OFF_MS 500

　　#define LED0_ON_MS 1000

　　#define LED1_OFF_MS 500

　　#define LED1_ON_MS 200

　　輔助函數(shù)CalcRTTNeedInc。之前為了計算經(jīng)過指定時間后RTT記數(shù)器增加的值，寫了幾行代碼。因為有多個地方要用到這個計算，所以把它抽象出來了：

　　inline uint32_t CalcRTTNeedInc(unsigned int ms)

　　{

　　/* 計數(shù)器加一的頻率 */

　　const uint32_t freq = CHIP_FREQ_SLCK_RC / PRESCALE;

　　/* 計算延遲后，計數(shù)器需要增加的值

　　* need_inc = ms /1000 / (1/freq) */

　　return (ms * freq / 1000);

　　}

　　六、RTT的中斷處理

　　在理論上，本程序在RTT中斷時切換第二個LED的引腳電平，并設置下一次中斷的條件。

　　在文件sam4e16e.h中，已經(jīng)定義好了RTT中斷處理函數(shù)的原型了，只需實現(xiàn)即可。

　　需要注意的是，在中斷處理函數(shù)中，需要通過讀取一次RTT_SR以清除RTT的Alarm狀態(tài)，否則該中斷一直會被觸發(fā)。

　　void RTT_Handler(void)

　　{

　　/* 通過讀取狀態(tài)寄存器清除Alarm */

　　uint32_t _ = RTT->RTT_SR;

　　uint32_t begin_rttv = ReadRTT_CRTV();

　　uint32_t int_gap_ms ;

　　uint32_t need_inc;

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

　　{

　　/* 現(xiàn)在引腳電平為低，LED是亮的 */

　　/* 滅燈 */

　　PIOD->PIO_SODR = LED1_GPIO;

　　/* 設置下次中斷喚醒間隔的時間 */

　　int_gap_ms = LED1_OFF_MS;

　　}

　　else

　　{

　　/* 現(xiàn)在引腳電平為高，LED是滅的 */

　　/* 亮燈 */

　　PIOD->PIO_CODR = LED1_GPIO;

　　/* 設置下次中斷喚醒間隔的時間 */

　　int_gap_ms = LED1_ON_MS;

　　}

　　/* 計算并設置下一次中斷的條件 */

　　need_inc = CalcRTTNeedInc(int_gap_ms);

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

　　return;

　　}

　　七、RTT初始化中斷啟用

　　如果需要啟用中斷，需要配置NVIC_ISERx寄存器，而且需要進行一定的計算。而CMSIS也做了相應的工作：

　 /* 啟用中斷 */

　　NVIC_ClearPendingIRQ(RTT_IRQn);

　　NVIC_EnableIRQ(RTT_IRQn);

　　對于RTT，配置時只需使能中斷，同時設置第一次中斷的條件即可。

　 /* 初始化 RTT */

　　RTT->RTT_MR = RTT_MR_RTPRES(PRESCALE)

　　| RTT_MR_RTTRST

　　| RTT_MR_ALMIEN

　　;

　　/* 計算第一次中斷的時間

　　* 現(xiàn)在燈是亮的，第一次中斷即在需要燈滅時

　　*/

　　RTT->RTT_AR = RTT_AR_ALMV(

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

　　八、禁用看門狗

　　程序在運行若干秒之后，可能會看到一些不和諧的狀況，比如某個LED燈不按照我們的設想快速閃動一兩下。這是因為看門狗默認是開啟的，而我們卻從來沒有“喂狗”，從而導致系統(tǒng)重置。現(xiàn)在我只需禁用看門狗即可：

　　WDT->WDT_MR = WDT_MR_WDDIS;

　　PS，完整程序代碼：

　　這一部分完整代碼放在下面，以后大概不會再在這個基礎上修改了吧。

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