【笔记】NIOS II Interval Timer Core详解
1、说明
本文参考《Embedded Peripherals (ver 9.0, Mar 2009, 4 MB).pdf》，可以看做是实用化的翻译。本文是笔者学习笔记，希望对读者也有帮助。
笔者测试使用环境为quartus 8.1版本。
使用器件为CYCLONE II EP2C8Q208C8N
2、Interval Timer Core概览
该时间计数器是一个为诸如NIOS II等基于Avalon架构的处理器设计的时间计数器。该计数器有如下特点：
（1）32位和64位计数；
（2）具有计数开始、计数停止、和复位计数器功能；
（3）两种技术模式：单次计数、连续计数；
（4）计数周期寄存器；
（5）当计数器计数到0时，可以选择使能或者禁止触发中断（IRQ）；
（6）可选作为看门狗，即当计数器从不达到0，产生系统复位；
（7）可选产生周期脉冲，当计数器计数到0时；
（8）可用于32位或者16位处理器中。如16位的NIOS和32位的NIOS II
3、Interval Timer Core功能描述
3.1 Interval Timer Core包含两个用户可见功能
（1）Avalon-MM提供可对6个16位寄存器操作的功能；
（2）可选周期脉冲输出。
所有的寄存器都是16位宽度的，因此可适应于16位或者32位处理器。若该核被配置为一个固定的周期，那么，周期寄存器就不存在。
3.2 Interval Timer Core基本特性
（1）Avalon-MM主设备（如NIOS II处理器）对控制寄存器（control register）的操作可以达到以下目标：
（a）启动或停止计数器；
（b）使能或禁止中断（IRQ）；
（c）设置单次计数模式或连续计数模式。
（2）Avalon-MM主设备（如NIOS II处理器）读取状态寄存器（status register）可知晓Interval Timer Core当前的状态。
（3）Avalon-MM主设备（如NIOS II处理器）对周期寄存器（period registers）的写操作可以确定/改变计数周期。
（4）不管何时计数器减计数到0时，都会自动从周期寄存器（period registers）装载计数周期。
（5）处理器可以写管理寄存器（snap registers）请求连贯的计数快照，然后读取snap registers可以得到当前计数值
（6）当计数器减计数到0时，会触发以下动作：
（a）如果中断使能，则产生定时器中断（IRQ）；
（b）可选脉冲产生输出一个系统时钟周期；
（c）可选看门狗产生系统复位。
3、在SOPC中安装Interval Timer Core
3.1 计数周期（Timeout Period）
计数周期决定了周期计数器（period registers）的值。当使能可写周期（Writeable period），处理器可以通过写周期计数器（period registers）改变计数器值。或者当禁止可写周期（Writeable period），周期计数器（period registers）不可同过处理器的写操作而改变；此时周期计数器只能是一个不可改变的固定周期计数值。
Interval Timer Core的计数周期是系统时钟周期的整数倍。实际的时钟周期读者可以这样求。
（1）求出系统的时钟。指驱动Interval Timer Core的时钟。一般与NIOS II时钟一致。
（2）将周期计数器里面高16位和低16位的值乘与时钟时期即得计数周期。
3.2 计数大小（Counter Size）
该设定决定了计数器的位宽。可以设定为32位或者64位。32位位宽的计数器包含有2个16位的寄存器；而64位位宽的计数器包含有4个16位宽的寄存器。该设定同样应用至snap单元。
3.3 硬件选项
（1）Simple periodic interrupt—该设定用于只需要一个带有中断(IRQ)的计数器。该方式下，计数周期是固定不可软件更改的，且计数不能停止但中断（IRQ）可禁止。
（2）Full-featured—该配置适用于一个可被处理器更改，可变计数周期，且其开始、停止均可被更改的计数器。
（3）Watchdog—适用于系统需要看门狗的情况。当系统停止响应，该配置能使系统复位。
寄存器（register）设定说明：
（1）Writeable period——当选中此项，则主外设（NIOS II）可通过写周期寄存器（period registers）达到修改计数周期的目的。若未选中此项，则计数周期被确定为（Timeout Period），不可更改；同时周期寄存器（period registers）不再存在。
（2）Readable snapshot——当选中此项，则主外设（NIOS II）可以读取当前计数值。若未选中此项，则主外设只能依靠查询状态寄存器（status register）或者中断（IRQ）标志来得知计数状态；此时（snap registers）并不存在，读取该寄存器会有不确定的数值。
（3）Start/Stop control bits——当选中此项，则主外设（NIOS II）可以通过写控制寄存器（control register）来 启动、停止计数器。若未选中此项，则计数器默认为连续计数模式。值得注意的是，当系统看门狗复位（System reset on timeout (watchdog)）是使能状态，则控制寄存器（control register）中的（start）位被置位，而不管Start/Stop 控制位的状态。
信号输出选项：
（1）Timeout pulse (1 clock wide)——当选中该项，则计数器产生一个信号端口（timeout_pulse），该信号端口在计数器减计数至0时产生一个系统时钟周期的高电平。若未选中该项，则计数器不产生该信号端口。
（2）System reset on timeout (watchdog)——当选中该项，则计数器产生一个复位信号端口（resetrequest port）该信号在计数器减计数至0时产生一个系统时钟周期的高电平。若未选中该项，则该信号端口不存在。
3.4 配置计数器为看门狗
若要使用看门狗，则应作如下选择。
（1）presets：选择Watchdog；
（2）Timeout Period修改成所需要的时间
（3）Writeable period禁止；
（4）Readable snapshot禁止；
（5）Start/Stop control bits禁止；
（6）Timeout pulse禁止；
（7）System reset on timeout (watchdog)使能。
复位之后看门狗是禁止的。随后，处理器往控制寄存器（control register）的START位写1，开启看门狗计数。看门狗一旦开启，就不能结束。为了不使系统复位，处理器应该定时地复位计数值。
4、Interval Timer Core软件编写
4.1 寄存器映射
32位计数器
64位计数器
状态寄存器（status Register Bits）
TO——当计数器减计数到0时，置1。一旦置1，则必须由主外设（NIOS II）清0；
RUN——当计数器在计数运行时，RUN=1；否则RUN=0。写RUN对值无影响。
控制寄存器（control register）
ITO——当ITO=1时，计数器会产生中断。反之则反。
CONT——若COUNT=1则计数器计数到0连续计数，知道STOP=1；若COUNT=0则计数器计数到0时，停止计数。
START——写1到START则使计数器开始计数。当计数器正在计数运行，则写START无效。
STOP——写1到STOP则使计数器停止计数。若计数器已经停止计数，则写STOP无效。当SOPC配置为 Start/Stop control bits为关闭，则写STOP无效。
4.2 中断（IRQ）
当计数器减计数到0时并且控制寄存器（congtrol register）ITO位被置1，则可产生定时器中断。处理中断应用一下两种方式之一：
（1）清除状态寄存器（status register）的TO位；
（2）清除控制寄存器（congtrol register）ITO位，禁止中断。
否则会产生不确定结果。
5、实例程序
/*************************定时器中断注册初始化函数*****************************/
void InitInterrupt(){
//----------------------------定时器中断,系统时钟66.7MHz--------------------------// alt_irq_register(TIMER_IRQ,NULL,Timer_interrupts); //注册中断函数 IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODH(TIMER_BASE, 0x000A); IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL(TIMER_BASE, 0x2C2A);//修改定时时间10ms IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL(TIMER_BASE, 7); //启动定时器允许中断，连续计数
}/*************************定时器中断服务函数*****************************/void Timer_interrupts(void* context, alt_u32 id){
/***************************服务代码**************/
/**********************退出时清状态寄存器***********/ IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS(TIMER_BASE, 0); //清状态寄存器 }