1.1什麼是定時器？
1.1.1定時器是SOC中常見得外設
(1)定時器與計數器。計數器是用來計數的（每隔一個固定時間會計一個數）；因為計數器的計數時間週期是固定的，因此到了一定時間只要用計數值×計數時間週期，就能得到一個時間段，這個時間段就是我們定的時間（這就是定時器了）。
(2)定時器/計數器作為SoC的外設，主要用來實現定時執行程式碼的功能。定時器相對於SoC來說，就好象鬧鐘相對於人來說意義一樣。
1.1.2定時器的作用？
(1)定時器可以讓SoC在執行主程式的同時，可以（通過定時器）具有計時功能，到了一定時間（計時結束）後，定時器會產生中斷提醒CPU，CPU會去處理中斷並執行定時器中斷的ISR。從而去執行預先設定好的事件。
(2)定時器就好象是CPU的一個祕書一樣，這個祕書專門管幫CPU來計時，併到時間後提醒CPU要做某件事情。所以CPU有了定時器之後，只需預先把自己xx時間之後必須要做的事情繫結到定時器中斷ISR即可，到了時間之後定時器就會以中斷的方式提醒CPU來處理這個事情。
1.1.3定時器的原理
(1)定時器計時其實是通過計數來實現的。定時器內部有一個計數器，這個計數器根據一個時鐘（這個時鐘源來自於ARM的APB匯流排，然後經過時鐘模組內部的分頻器來分頻得到）來工作。每隔一個時鐘週期，計數器就計數一次，定時器的時間就是計數器計數值×時鐘週期。
(2)定時器內部有1個暫存器TCNT，計時開始時我們會把一個總的計數值（譬如說300）放入TCNT暫存器中，然後每隔一個時鐘週期（假設為1ms）TCNT中的值會自動減1（硬體自動完成，不需要CPU軟體去幹預），直到TCNT中減為0的時候，TCNT就會觸發定時器中斷。
1.1.4定時器和看門狗、RTC、蜂鳴器的關係
(1)這幾個東西都是和時間有關的部件。
(2)看門狗其實就是一個定時器，只不過定時時間到了之後不只是中斷，還可以復位CPU
(3)RTC是實時時鐘，它和定時器的差別就好象鬧鐘（定時器）和鐘錶（RTC）的差別一樣。
(4)蜂鳴器是一個發聲裝置，在ARM裡面蜂鳴器是用定時器模組來驅動的。
2、S5PV210中的定時器
在S5PV210內部，一共有四類定時器件。
2.1PWM定時器
(1)這種是最常用的，平時所說的定時器一般指的是這個。像簡單微控制器（譬如51微控制器）中的定時器也是這類。
(2)為什麼叫PWM定時器，因為一般SoC中產生PWM訊號都是靠這個定時器模組的。
2.2系統定時器
(1)系統（指的是作業系統）定時器，系統定時器也是用來產生固定時間間隔（TCNT×時鐘週期）訊號的，稱為systick，這個systick用來給作業系統提供tick訊號。
(2)產生systick作為作業系統的時間片（time slice）的。
(3)一般做作業系統移植的時候，這裡不會由我們自己來做，一般原廠提供的基礎移植部分就已經包含了，所以這裡我也從來沒有研究過。
2.3看門狗定時器
(1)看門狗定時器本質上也是一個定時器，和上面2個沒有任何本質區別。
(2)看門狗定時器可以設定在時間到了的時候產生中斷，也可以選擇發出復位訊號復位CPU。
(3)看門狗定時器在實踐中應用很多，尤其是工業領域（環境複雜、干擾多）機器容易出問題，而且出問題後後果很嚴重，此時一般都會用看門狗來進行系統復位。
2.4實時時鐘RTC
(1)區分時間段和時間點。時間段是相對的，兩個時間點相減就會得到一個時間段；而時間點是絕對的，是絕無僅有的一個時間點。
(2)定時器關注的是時間段（而不是時間點），定時器計時從開啟定時器的那一刻開始，到定的時間段結束為止產生中斷；RTC中工作用的是時間點（xx年x月x日x時x分x秒星期x）。
(3)RTC和定時器的區別，就相當於是鐘錶和鬧鐘的區別。
3、S5PV210的PWM定時器
3.1為什麼叫PWM定時器？
本質上是定時器；
用來產生PWM波形
3.2PWM定時器介紹
（1）S5PV210有5個PWM定時器。
其中0、1、2、3各自對應一個外部GPIO，可以通過這些對應的GPIO產生PWM波形訊號並輸出；
Timer4沒有對應的外部GPIO（它不是為了生成PWM波形而設計的，而是為了產生內部定時器中斷而設計的）；
（2）S5PV210的5個PWM定時器的時鐘源為PCLK_PSYS
timer0和timer1共同使用一個預分頻器，timer2、3、4共同使用一個預分頻器；
每個timer有一個專用的獨立的分頻器；
預分頻器和分頻器構成了2級分頻系統，將PCLK_PSYS兩級分頻後生成的時鐘供給timer模組作為時鐘週期。

3.3S5PV210的PWM定時器框圖簡介
關鍵點：時鐘源、預分頻器、分頻器、TCMPB&TCNTB、dead zone
（1）預分頻器和分頻器
兩級分頻是串聯（級聯）的，所以兩級分頻的分頻數是相乘的。
兩級分頻的分頻係數分別在TCFG0和TCFG1兩個暫存器中設定。
預分頻器有2個，prescaler0為timer0&timer1共用，prescaler1為timer2、3、4共用；
兩個prescaler都是8個bit位，因此prescaler value範圍為0～255，因此預分頻器的分頻值範圍為1～256（注意實際分頻值為prescaler value + 1）。
分頻器實質上是一個MUX開關，多選一開關決定了走哪個分頻係數路線。可以選擇的有1/1，1/2，1/4，1/8，1/16等。
計算一下，兩級分頻下來，分頻最小為1/1（也可能是1/2），最大分頻為1/256×16（1/4096）。
在PCLK_PSYS為66MHz的情況下（預設時鐘設定就是66MHz的），此時兩級分頻後的時鐘週期範圍為0.03us到62.061us；
再結合TCNTB的值的設定（範圍為1～2的32次方），可知能定出來的時間最長為266548.27s（摺合74小時多，遠遠夠用）。

（2）TCNT&TCMP、TCNTB&TCMPB、TCNTO
TCNT和TCNTB是相對應的；TCNTB是有地址的暫存器，供程式設計師操作；TCNT在內部和TCNTB相對應，它沒有暫存器地址，程式設計師不能程式設計訪問這個暫存器。
TCNT暫存器功能就是用來減1的，它是內部的不能讀寫；我們向TCNT中寫數值要通過TCNTB往進寫，讀取TCNT暫存器中的值要通過讀取相對應的TCNTO暫存器。
工作流程：事先算好TCNT暫存器中開始減的那個數（譬如300），然後將之寫入TCNTB暫存器中，在啟動timer前，將TCNTB中的值刷到TCNT暫存器中（有一位暫存器專門用來操作刷資料過去的），之後就可以啟動定時器開始計時；在計時過程中如果想知道TCNT暫存器中的值減到多少了，可以讀取相應的TCNTO暫存器。
定時功能只需要TCNT、TCNTB兩個即可；TCNTO暫存器用來做一些捕獲計時；TCMPB用來生成PWM波形。

3.4自動過載和雙緩衝

（1）定時器工作的時候，一次定時算一個工作迴圈。
定時器預設是單個迴圈工作的，也就是說定時一次，計時一次，到期中斷一次就完了。下次如果還要再定時中斷，需要另外設定。
（2）現實中用定時器來做的時候往往是迴圈的
可以寫程式碼反覆重置定時器暫存器的值（在每次中斷處理的isr中再次給TCNTB中賦值，再次刷到TCNT中再次啟動定時器），早期的微控制器定時器就是這樣的；
高階SoC中的定時器已經預設內建這種迴圈定時工作模式，就叫自動裝載（auto-reload）機制。
（3）自動裝載機制就是當定時器初始化好開始計時後再不用管了，一個週期到了之後，自動從TCNTB中再次裝載值到TCNT中，再次啟動定時器開始下個迴圈。
3.5什麼是PWM
（1）PWM（pulse wide modulation，脈寬調製）
PWM波形是一個週期性波形，週期為T，在每個週期內波形是完全相同的。
每個週期內由一個高電平和一個低電平組成。
（2）PWM波形的2個重要引數
一個是週期T，另一個是佔空比duty（佔空比就是一個週期內高電平的時間除以週期時間的商）。
（3）PWM波形的用處
譬如通訊上用PWM來進行脈寬調製對基波進行載波調製；
在發光二極體LED照明領域可以用PWM波形來調製電流進行調光；
用來驅動蜂鳴器等裝置。
3.6PWM波形成的原理
（1）早期的簡單微控制器裡（譬如51微控制器）沒有專用的PWM定時器
需要自己結合GPIO和定時器模組來生產PWM波形；
流程：先將GPIO引腳電平拉高，同時啟動定時器定T*duty時間，時間到了在isr中將電平拉低，然後定時T*(1-duty)後再次啟動定時器，然後時間到了後在isr中將電平拉高，然後再定時T*duty時間再次啟動定時器……
（2）因為定時器經常和PWM的產生有關，所以設計SoC的時候就直接把定時器和一個GPIO引腳內部繫結起來
然後在定時器內部給設定了PWM產生的機制，可以更方便的利用定時器產生PWM波形。
利用PWM定時器來產生PWM波形時，就可以不用中斷，而是直接生成PWM。
繫結之後壞處就是GPIO引腳是固定的、死板的、不能隨便換的。
（3）在S5PV210中，PWM波形產生有2個暫存器很關鍵，一個是TCNTB、一個是TCMPB。
TCNTB決定PWM波形的週期，TCMPB決定PWM波形的佔空比。
最終生成的PWM波形的週期是：TCNTB×時鐘週期（PCLK_PSYS經過兩極分頻後得到的時鐘週期）。
最終生成的PWM波形的佔空比是：TCMPB/TCNTB

3.7輸出電平翻轉器
（1）
（2）基於上面講的，當duty從30%變到70%時，我們TCMPB暫存器中的值就要改（譬如TCNTB中是300時，TCMPB就要從210變化到90）。這樣的改變可以滿足需要，但是計算有點麻煩。於是乎210的PWM定時器幫我們提供了一個友好的工具叫做電平翻轉器。
（3）電平翻轉器在電路上的實質就是一個電平取反的部件，在程式設計上反映為一個暫存器位。寫0就關閉輸出電平反轉，寫1就開啟輸出電平反轉。開啟後和開啟前輸出電平剛好高低反轉。（輸出電平一反轉30%的duty就變成70%了）
（4）實戰中到底是TCNT和TCMPB誰大誰小時高電平還是低電平，一般不用理論分析，只要寫個程式碼然後用示波器實際看一下出來的波形就知道了；如果反了就直接開啟電平翻轉器即可。
3.8、死區生成器
（1）PWM有一個應用就是用在功率電路中用來對交流電壓進行整流。整流時2路整流分別在正電平和負電平時導通工作，不能同時導通（同時導通會直接短路，瞬間的同時導通都會導致電路燒燬）。大功率的開關電源、逆變器等裝置廣泛使用了整流技術。特別是逆變器，用SoC的GPIO輸出的PWM波形來分別驅動2路整流的IGBT。
（2）PWM波形用來做整理時要求不能同時高或低，因為會短路。但是實際電路是不理想的，不可能同時上升/下降沿，所以比較安全的做法是留死區。
（3）死區這東西離不了也多不了。死區少了容易短路，死區多了控制精度低了不利於產品效能的提升。
（4）S5PV210給大家提供了自帶的死區生成器，只要開啟死區生成器，生產出來的PWM波形就自帶了死區控制功能，使用者不用再自己去操心死區問題。
（5）大部分人工作是用不到這個的，直接關掉死區生成器即可。

4、蜂鳴器和PWM定時器實戰程式設計
4.1原理圖和硬體資訊

(1)查閱原理圖可知，開發板底板上的蜂鳴器通過GPD0_2（XpwmTOUT2）引腳連線在SoC上。
(2)GPD0_2引腳通過限流電阻接在三極體基極上，引腳有電蜂鳴器就會有電（三極體導通）；引腳沒電蜂鳴器就會沒電（三極體關閉）。這些都是硬體問題，軟體工程師不用管，軟體工程師只要寫程式控制GPD0_2引腳的電平產生PWM波形即可。
(3)GPD0CON(0xE02000A0)，要把bit8～bit11設定為0b0010（功能選擇為TOUT_2，就是把這個引腳設定為PWM輸出功能）
(4)從GPD0_2引腳可以反推出使用的是timer2這個PWM定時器。
4.2 PWM定時器主要暫存器詳解
(1)相關的暫存器有TCFG0、TCFG1、CON、TCNTB2、TCMPB2、TCNTO2

預分頻器和分頻器的配置分別在TCFG0和TCFG1兩個暫存器中，如下兩個圖，

預分頻器都是8位的，又因為在記憶體和暫存器的世界裡，沒有負數，所以C語言給我們提供了unsigned的機制，

所以它的取值範圍是0~255，所以預分頻器的分頻範圍是1~256，

分頻器實際就是MUX開關，

經過兩級分頻，分頻範圍是1/1~1/(256*16)，前面也可能是二分之一。

#define     GPD0CON     (0xE02000A0)
#define     TCFG0       (0xE2500000)
#define     TCFG1       (0xE2500004)
#define     CON         (0xE2500008)
#define     TCNTB2      (0xE2500024)
#define     TCMPB2      (0xE2500028)

#define     rGPD0CON    (*(volatile unsigned int *)GPD0CON)
#define     rTCFG0      (*(volatile unsigned int *)TCFG0)
#define     rTCFG1      (*(volatile unsigned int *)TCFG1)
#define     rCON        (*(volatile unsigned int *)CON)
#define     rTCNTB2     (*(volatile unsigned int *)TCNTB2)
#define     rTCMPB2     (*(volatile unsigned int *)TCMPB2)


// 初始化PWM timer2，使其輸出PWM波形：頻率是2KHz、duty為50%
void timer2_pwm_init(void)
{
    // 設定GPD0_2引腳，將其配置為XpwmTOUT_2
    rGPD0CON &= ~(0xf<<8);
    rGPD0CON |= (2<<8);

    // 設定PWM定時器的一干暫存器，使其工作
    rTCFG0 &= ~(0xff<<8);
    rTCFG0 |= (65<<8);          // prescaler1 = 65, 預分頻後頻率為1MHz

    rTCFG1 &= ~(0x0f<<8);
    rTCFG1 |= (1<<8);           // MUX2設定為1/2,分頻後時鐘週期為500KHz
    // 時鐘設定好，我們的時鐘頻率是500KHz，對應的時鐘週期是2us。也就是說每隔2us
    // 計一次數。如果要定的時間是x，則TCNTB中應該寫入x/2us

    rCON |= (1<<15);        // 使能auto-reload，反覆定時才能發出PWM波形
    //rTCNTB2 = 250;            // 0.5ms/2us = 500us/2us = 250
    //rTCMPB2 = 125;            // duty = 50%

    rTCNTB2 = 50;           
    rTCMPB2 = 25;   

    // 第一次需要手工將TCNTB中的值重新整理到TCNT中去，以後就可以auto-reload了
    rCON |= (1<<13);        // 開啟自動重新整理功能
    rCON &= ~(1<<13);      // 關閉自動重新整理功能

    rCON |= (1<<12);        // 開timer2定時器。要先把其他都設定好才能開定時器
}

5、看門狗定時器
5.1什麼是看門狗、有什麼用
(1)看門狗定時器和普通的定時器並無本質區別。定時器可以設定一個時間，在這個時間完成之前定時器不斷計時，時間到的時候定時器會復位CPU（重啟系統）。
(2)系統正常工作的時候當然不希望被重啟，但是系統受到干擾、極端環境等可能會產生異常工作或者不工作，這種狀態可能會造成不良影響（至少是不工作），此時解決方案就是重啟系統。
(3)普通裝置重啟不是問題，但是有些裝置人工重啟存在困難。這時候我們希望系統能夠自己檢驗自己是否已經跑飛，並且在意識到自己跑飛的時候，可以很快的（幾個ms或者更短）自我重啟。這個功能就要靠看門狗定時器來實現。
(4)典型應用的情景是：我們在應用程式中開啟看門狗裝置，初始化好給它一個時間，然後應用程式使用一個執行緒來喂狗，這個執行緒的執行時間安全短於看門狗的復位時間。當系統（或者應用程式）異常後，喂狗執行緒自然就不工作了，然後到時候看門狗就會復位。
(5)補充：實戰中有時候為了絕對的可靠，我們並不會用SoC中自帶的看門狗，而是使用專門的外接的看門狗晶片來實現看門狗。

#define     WTCON       (0xE2700000)
#define     WTDAT       (0xE2700004)
#define     WTCNT       (0xE2700008)
#define     WTCLRINT    (0xE270000C)

#define     rWTCON      (*(volatile unsigned int *)WTCON)
#define     rWTDAT      (*(volatile unsigned int *)WTDAT)
#define     rWTCNT      (*(volatile unsigned int *)WTCNT)
#define     rWTCLRINT   (*(volatile unsigned int *)WTCLRINT)


// 初始化WDT使之可以產生中斷
void wdt_init_interrupt(void)
{
    // 第一步，設定好預分頻器和分頻器，得到時鐘週期是128us
    rWTCON &= ~(0xff<<8);
    rWTCON |= (65<<8);              // 1MHz

    rWTCON &= ~(3<<3);
    rWTCON |= (3<<3);               // 1/128 MHz, T = 128us

    // 第二步，設定中斷和復位訊號的使能或禁止
    rWTCON |= (1<<2);               // enable wdt interrupt
    rWTCON &= ~(1<<0);             // disable wdt reset

    // 第三步，設定定時時間
    // WDT定時計數個數，最終定時時間為這裡的值×時鐘週期
    //rWTDAT = 10000;                   // 定時1.28s
    //rWTCNT = 10000;                   // 定時1.28s

    // 其實WTDAT中的值不會自動刷到WTCNT中去，如果不顯式設定WTCON中的值，它的值就是
    // 預設值，然後以這個預設值開始計數，所以這個時間比較久。如果我們自己顯式的
    // 設定了WTCNT和WTDAT一樣的值，則第一次的定時值就和後面的一樣了。
    rWTDAT = 1000;                  // 定時0.128s
    //rWTCNT = 1000;                    // 定時0.128s

    // 第四步，先把所有暫存器都設定好之後，再去開看門狗
    rWTCON |= (1<<5);               // enable wdt
}


// wdt的中斷處理程式
void isr_wdt(void)
{
    static int i = 0;
    // 看門狗定時器時間到了時候應該做的有意義的事情
    printf("wdt interrupt, i = %d...", i++);

    // 清中斷
    intc_clearvectaddr();
    rWTCLRINT = 1;
}