英创信息技术嵌入式主板支持精确延时操作之二介绍

在《英创嵌入式主板支持精确延时操作》这篇文章中已经讲解了如何在EM335x系列的主板中进行精确延时的操作。现在英创公司已经将这部分工作移植到了EM9x60系列的主板中，这样用户在EM9x60上面同样也可以进行精确延时的操作。

以EM9160工控主板为例，用其内部的定时器来实现精确延时的功能，EM9160内部定时器的输入时钟为50MHz，单位时间为20ns，通过将Linux系统的mem设备文件和mmap()函数结合起来使用，可直接对EM9160内部定时器的寄存器进行操作。为了使用示波器查看定时器的工作效果，再通过同样的方式控制GPIO，通过mmap()的方式操作一路GPIO，在定时器开始计数和结束计数的时候进行拉高拉低的操作，这样就能清楚直观的在示波器中看到实际的延时时间。实现：（1）设置GPIO，（2）启动定时器，当检测到定时器计数完毕，（3）再设置GPIO，共三个步骤，就可产生精确时间间隔的脉冲。

将/dev/mem/设备文件中定时器的地址映射到用户进程空间的代码：
void *timer_em9x60_pin_config(unsigned int BASE)
{
int mem_fd;
void *base;
mem_fd = open('/dev/mem', O_RDWR|O_SYNC);
printf('mem_fd is %d\n', mem_fd);
/* mmap Timer */
base = mmap(
NULL,　　　　　　　　　　　 //　起始地址
DMTIMER_DEV_SIZE,　　　　//　映射的文件内容的大小
PROT_READ|PROT_WRITE,　//　映射区域可读可写
MAP_SHARED,　　　　　　　//　映射区域的写入数据会写回到原来的文件
mem_fd,
BASE　　　　　　　　　 　　//　被映射的硬件地址
);
close(mem_fd);
return base;
}

成功执行时，mmap()函数返回被映射区的指针。普通文件被映射到进程地址空间后，进程可以像访问普通内存一样对文件进行访问，不必再调用read()，write()等操作。只需要使用返回的地址指针在对应的寄存器的偏移地址赋值，就可以完成操作。在例程中已经将函数接口引出（详细的代码请参考例程）：
ptr=Timer_Init();　　　　　　　　　　　　 //　初始化，将定时器地址映射到用户进程
ptr1=PMC_Init();　　　　　　　　　　　　 //　初始化定时器时钟
Timer_Start(ptr, ptr1, GPIO1, 0x00ff);　 　    //　启动定时器，并设置时间和哪一位GPIO

定时器是从0计数到0xffff，需要实现定时功能，我们就要改变定时器的初值，上面的程序中0x00ff为定时器的初值，前面提到过由于EM9160定时器时钟为50MHz，所以定时器单位时间为1/50000000=20ns，假设程序访问寄存器还需要花费时间T0，在计算初值的时候，就需要加上这一部分时间才能保证准确性，因此定时器取值的计算公式为：

T = 目标延时 / 20ns - T0

经过测试，执行一次程序访问寄存器所需花费的时间大约为T0=600ns。举个例子，比如目标延时为2μs，那么定时器初值为：(2000/20)-0x1b，也就是0x0049，测试的时候带入这个值，再进行微调，即可得到想要的结果。

使用英创工控主板运行例程测试，分别测试延时1μs，1.5μs，2μs，5μs，时的精度，结果如下：

目标延时	定时器取值	实际延时
Min	Max
1us	0x0017	0.95us	1.16us

 

1μs的测试波形

目标延时	定时器取值	实际延时
Min	Max
1.5us	0x0030	1.40us	1.62us

1.5μs的测试波形

目标延时	定时器取值	实际延时
Min	Max
2us	0x0049	1.86us	2.12us

2μs的测试波形

目标延时	定时器取值	实际延时
Min	Max
5us	0x00df	4.88us	5.12us

5μs的测试波形

目标延时	定时器取值	实际延时
Min	Max
10us	0x01d9	9.90us	10.20us

10μs的测试波形

可以看到，在1μs时，误差范围在±200ns左右，随着延时的增加，精确度将越来越高，在10μs的时候，误差已经非常小了。

通过以上方案实现了在用户进程对精确延时的操作，详细的操作代码请参考例程。

注意事项：我们推荐客户直接使用例程中引出的接口进行操作，不推荐客户对硬件访问这一部分代码进行修改，以免在操作的时候出现无法预估的错误。