Post on 25-May-2015
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
Interrupts and The Timer
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
Este capítulo irá apresentar
o uso de interrupções no
ARM ® Cortex-M4 ® e o
módulo timer. O laboratório
irá utilizar o timer para
gerar interrupções.
Introdução
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
A API Timer fornece um conjunto de
funções de utilização do módulo timer.
As funções são fornecidas para:
• Configurar e controlar o timer;
• Modificar os valores do
temporizador / contador;
• Gerenciar a manipulação de
interrupções.
Introdução
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
• Lida com exceções e interrupções;
• Tem 8 níveis de prioridade programáveis (agrupamento
prioridade)
• 7 exceções e 65 tipos de Interrupções;
• Salva e restaura o estado automático;
• Faz a leitura automática da entrada da tabela de vetor;
• Interrupções Pre-emptive/Nested
• Tail-Chaining;
• Determinista: sempre 12 ciclos ou 6 com tail-chaining.
Cortex M4 - NVIC
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Interrupt Latency – Tail Chaining
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Interrupt Latency – Pre - Emption
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Interrupt Latency - Late Arrival
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Cortex-M4 Manipulação de Interrupção e
Vetores
Manipulação de interrupção é automático. Não há sobrecarga de instruções.
• Entrada
• Insere automaticamente na pilha os registros R0-R3, R12, LR,
PSR, e PC;
• Em paralelo, ISR são pré-buscadas no “instruction bus”. ISR
pronto para começar a execução tão logo a pilha esteja completa;
• Saída
• Estado do processador é automaticamente restaurado a partir da
pilha;
• Em paralelo, instruções de interrupções são pré-buscadas para
serem executadas após a conclusão do POP na pilha;
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Tipos de Exceções do Cortex-M4 ®
Tabela 1: Tabela com os tipos de exceção do cortex-M4.
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Cortex-M4 ® Vector Table
• Depois de reset, a tabela de vetores
está localizada na endereço 0;
• Cada entrada contém o endereço do
função a ser executada;
• O valor no endereço 0x00 é usado
como endereço inicial da Main Stack
Pointer (MSP);
• A tabela de vetores pode ser
realocada para escrita com a instrução
VTABLE register;
• Abra o startup_ccs.c para ver a tabela
de codificação dos vetores.
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Módulo Timer Geral
• Seis timers de uso geral de 16/32-bit e seis de 32/64-bit;
• Doze pinos para capturar, comparar e PWN de 16/32-bit e doze de
32/64-bit;
• Possui os módulos de Timer:
• One-shot
• Contínuo
• Contagem de borda de entrada ou de captura de tempo com 16
bits
• Geração de PWM
• Relógio de tempo real
• Contagem Up ou Down
• PWM simples
• Suporte para sincronização de timer, daisy-chains, e parando durante
a depuração
• Pode desencadear amostras ADC ou transferências DMA
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O módulo timer fornece dois
temporizadores/contadores:
• De Meia Largura: • Podem ser configurados para operar
independentemente como timers ou
contadores de eventos;
• De Largura Total: • Pode funcionar como um cronômetro
ou no modo Tempo real Clock (RTC).
Módulo Timer Geral
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Configuração para esta API
Meia Largura Largura Total
16 bits 32 bits
32 bits 64 bits
TimerA TimerB TimerA
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Um timer pode ser configurado para funcionar como um
Timer One-shot:
• Se configurado no modo one-shot, o cronômetro para
de contar quando ele chega a zero quando a contagem
regressiva ou o valor da carga quando a contagem para
cima.
Timer One-shot
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Ou pode ser configurado para funcionar como um Timer
Contínuo:
• Se configurado em contínuo modo, o temporizador
conta a zero (contagem regressiva), ou o valor da
carga, então recarrega e continua a contagem.
Timer Contínuo
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Objetivo
Neste laboratório vamos configurar o timer para gerar
interrupções e, em seguida, escrever o código que responde
a interrupção, piscando o LED. Também vamos experimentar
gerar uma exceção, por tentar configurar um periférico antes
de ter sido ativado.
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Análise do Código
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Procedimento
1 - Importe o Projeto Lab4.
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Arquivos de Cabeçalho
2. Incluir os arquivos de cabeçalho necessários para acessar as APIs
StellarisWare:
# include "inc / hw_ints.h"
# include "inc / hw_memmap.h"
# include "inc / hw_types.h"
# include "driverlib / sysctl.h"
# include "driverlib / interrupt.h"
# include "driverlib / gpio.h"
# include "driverlib / timer.h“
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Arquivos de Cabeçalho
• hw_ints.h: Macros que definem a atribuição de interrupção em
dispositivos Stellaris (NVIC);
• hw_memmap.h: Macros que definem o mapa de memória do dispositivo
Stellaris. Isto inclui definir as regiões periféricas da base de endereços,
por exemplo, GPIO_PORTF_BASE;
• hw_types.h: Define os tipos comuns e as macros, como tBoolean e
HWREG;
• sysctl.h: Definição e macros para o Sistema de Controle de API do
driverLib. Isto inclui as funções da API, como SysCtlClockSet e
SysCtlClockGet;
• interrupt.h: Definição e macros para NVIC Controller (Interrupção) API do
DriverLib. Isso inclui as funções da API, como IntEnable e IntPrioritySet.
• gpio.h: Definição e macros para GPIO API do driverLib. Isso inclui as
funções da API tais como GPIOPinTypePWM e GPIOPinWrite;
• timer.h: Definição e macros para API do timer de driverLib. Isso inclui as
funções da API tais como TimerConfigure e TimerLoadSet.
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Função main ()
3. Calcular o “timer delays” utilizando a variável Period.
int main (void)
{
unsigned long ulPeriod;
}
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Configuração do Relógio
4. Configure o relógio do sistema para ser executado em 40MHz com a seguinte
chamada:
SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_5|SYSCTL_USE_PLL|SYSCTL_XTAL_16M
HZ | SYSCTL_OSC_MAIN);
GPIO Configuração
5. Ative o periférico GPIO e defina os pinos conectados para os LEDs como
saídas.
SysCtlPeripheralEnable (SYSCTL_PERIPH_GPIOF);
GPIOPinTypeGPIOOutput (GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2
|GPIO_PIN_3);
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Configuração do Timer
6. Antes de chamar qualquer função específica do periférico driverLib é
necessário ativar o clock. Se isso não for feito irá resultar em uma ISR
Fault (falha de endereço). Adicione as seguintes linhas ao código:
• A segunda declaração configura o timer 0 como um timer de 32 bits.
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_TIMER0);
TimerConfigure (TIMER0_BASE, TIMER_CFG_32_BIT_PER);
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Cálculo do Delay
7. Para alternar um GPIO em 10Hz e um ciclo de trabalho de 50%, é
preciso gerar uma interrupção em ½ do período desejado. Em primeiro
lugar, calcular o número de ciclos de relógio necessários para um período
de 10Hz, chamando SysCtlClockGet () e dividindo-o por sua frequência
desejada, em seguida divida por dois, já que queremos uma contagem
que é ½ para a interrupção. Adicione as seguintes linhas ao código:
ulPeriod = (SysCtlClockGet () / 10) / 2;
TimerLoadSet (TIMER0_BASE, TIMER_A, ulPeriod -1);
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Ativar a Interrupção
8. Ative a interrupção não só no módulo Timer, mas também
no NVIC (The Nested Vector Interrupt Controller, controlador
de interrupção do Cortex M4).
IntEnable (INT_TIMER0A);
TimerIntEnable (TIMER0_BASE, TIMER_TIMA_TIMEOUT);
IntMasterEnable ();
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Ativar Timer
9. Ative o timer. Isto irá iniciar o timer e as interrupções começará acionando os
tempos de espera. Digite a seguinte linha de código após as anteriores:
TimerEnable (TIMER0_BASE, TIMER_A);
Loop Principal
10. O loop principal do código é simplesmente um tempo vazio (1) uma vez que a
alternância do GPIO vai acontecer na rotina de interrupção. Adicione as seguintes
linhas de código após as anteriores:
while (1)
{
}
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Timer de Interrupção Handler
11. Adicione um manipulador de interrupção no timer. Antes é necessário limpar a fonte de
manipulação. Adicione as seguintes linhas de código após o encerramento definitivo da
função main():
main (...)
Timer0IntHandler vazio (void)
{
/ / Limpar a interrupção do timer
TimerIntClear (TIMER0_BASE, TIMER_TIMA_TIMEOUT);
/ / Ler o estado atual do pino GPIO e
/ / Escrever de volta o estado oposto
if (GPIOPinRead (GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_2))
{
GPIOPinWrite (GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3, 0);
}
outro
{
GPIOPinWrite (GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_2, 4);
}
}
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12. Salve o código.
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Código Startup
13. Abra o arquivo startup_ccs.c. Este arquivo contém a tabela de vetores
discutidos durante a apresentação. Observe a linha comentada com “Timer 0
subtimer A”.
• Quando a interrupção ocorre o NVIC irá procurar o endereço da ISR neste local.
É neste local que o próximo código será executado.
• Você precisa encontrar cuidadosamente a posição apropriada do vetor e
substituir IntDefaultHandler com o nome de seu manipulador de interrupção
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Você também vai precisar para declarar esta função no topo deste
arquivo como externo. Isto é necessário para o compilador resolver o
símbolo. Encontre a linha que contém:
extern _c_int00 vazio (void);
e adicione:
extern Timer0IntHandler vazio (void);
logo abaixo dela, como mostrado abaixo:
Clique no botão salvar e execute o código.
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Exceções
15. Encontre a linha de código que ativa o periférico do GPIO
e comente, como mostrado na figura abaixo::
Agora o código vai acessar o periférico sem ativar o relógio.