一種基于apb總線的多功能模式定時器電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電路設(shè)計領(lǐng)域，用于SoC芯片設(shè)計，涉及一種基于APB總線的多功能模式定時器電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著設(shè)計工藝的發(fā)展，1C設(shè)計水平的不斷提高，使得片上SoC的設(shè)計成為目前一種主流技術(shù)，并成為未來1C設(shè)計發(fā)展的必然趨勢。SoC的設(shè)計從整個系統(tǒng)性能要求出發(fā)，把微處理器、總線結(jié)構(gòu)、存儲器模塊、模擬/數(shù)字IP等集成到單個芯片上，并且各個功能模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的總線協(xié)議進行連接。一般SoC芯片內(nèi)部都配有定時器模塊，因此本發(fā)明設(shè)計了一種基于APB總線的多功能定時器電路，用于采用APB總線的SoC設(shè)計中，具有易于集成和可重用性。目前SoC芯片中集成的定時模塊一方面功能模式單一，另一方面若產(chǎn)生的PWM信輸出頻率發(fā)生改變時，不能夠產(chǎn)生完整的波形，因此目前的定時器已不能滿足各種控制系統(tǒng)對定時器的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供的一種基于APB總線多功能模式定時器電路，用一個定時器實現(xiàn)了 4種功能模式；定時器內(nèi)部設(shè)計了兩個獨立的匹配單元，每個比較單元具有獨立的管腳進行波形輸出，因此可以同時輸出兩路波形信號；定時器的控制邏輯相關(guān)寄存器采用了緩沖模式，增加了 3個緩沖器，保證了輸出的PWM信號連續(xù)性和完整波性；為了便于系統(tǒng)對定時器的控制，定時器在條件滿足時，能夠產(chǎn)生4類中斷請求信號。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于APB總線的多功能模式定時器電路，包括APB接口模塊、可配置寄存器組、預(yù)分頻器、計數(shù)器、捕獲模塊及控制單元；
[0005]APB接口:APB接口與定時器外部的APB總線連接，應(yīng)答APB總線的讀寫訪問，轉(zhuǎn)換為對定時器內(nèi)部寄存器的讀寫操作；在六?8總線寫周器，APB接口輸出寫操作信號到可配置寄存器組；在六?8總線讀周期，APB接口接收可配置寄存器組輸出、預(yù)分頻器的輸出及計數(shù)器的輸出，選擇對應(yīng)的數(shù)據(jù)送到APB總線上；
[0006]可配置寄存器組:接收APB接口輸出的寫信號、控制單元輸出的捕獲賦值信號、計數(shù)器輸出信號及預(yù)分頻器輸出信號；包括控制寄存器、預(yù)置值寄存器、比較匹配寄存器A、比較匹配寄存器B、計數(shù)值Top寄存器、捕獲值寄存器6個可配置寄存器；其中控制寄存器用于設(shè)置定時器的工作模式、啟動和關(guān)閉、輸入信號捕獲時邊沿的選擇；預(yù)置值寄存器提供預(yù)分頻器起始分頻的預(yù)置值；比較匹配寄存器A、比較匹配寄存器B的值分別送入控制單元，在控制單元內(nèi)與計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值分別進行比較，控制單元根據(jù)比較結(jié)果分別產(chǎn)生定時器輸出信號A、定時器輸出信號B及中斷輸出信號；計數(shù)值Top寄存器送入控制單元，用于設(shè)置計數(shù)器計數(shù)的最大值；捕獲值寄存器用于在捕獲事件發(fā)生時，存放計數(shù)器的計數(shù)值；
[0007]預(yù)分頻器:接收可配置寄存器組輸出的定時器啟動信號，加載可配置寄存器組輸出的預(yù)置值寄存器的值，每個時鐘周期作減1計數(shù)，當(dāng)計數(shù)值減到0時，產(chǎn)生一個時鐘周期的脈沖信號Tick，重新加載預(yù)置值寄存器的值，重新開始；
[0008]計數(shù)器:接收控制單元輸出的方向控制及清零信號，以及接收預(yù)分頻器的脈沖信號Tick ;在Tick有效時，若方向控制信號為1時，作減1計數(shù)，若方向控制信號為0時，作加1計數(shù)；當(dāng)計數(shù)器收到清零信號時，計數(shù)值置為0，重新開始計數(shù)；
[0009]捕獲模塊:接收控制單元輸出的捕獲使能信號，并監(jiān)測外部輸入信號，當(dāng)檢測到外部輸入信號有效的上升沿或下降沿，產(chǎn)生捕獲有效信號，送入控制單元；
[0010]控制單元:控制單元接收可配置寄存器組輸出信號、計數(shù)器輸出信號、捕獲模塊捕獲有效信號；所述的控制單元為時序控制邏輯電路，控制整個定時器的工作；設(shè)置定時器的工作模式，產(chǎn)生計數(shù)器的方向控制及清零信號；在捕獲模式時，產(chǎn)生捕獲寄存器賦值信號、捕獲使能信號，在其他模式下，把計數(shù)器的計數(shù)值與可配置寄存器組中相關(guān)寄存器的值進行比較，產(chǎn)生定時器輸出信號A、定時器輸出信號B及中斷輸出信號；
[0011]定時器通過配置分為工作在普通模式、捕獲模式、快速PWM模式及相位與頻率修正的PWM模式四種模式；
[0012]在普通模式下，定時器輸出1路頻率可調(diào)的方波信號；在該模式下，定時器工作流程如下:通過APB接口對可配置寄存器組內(nèi)寄存器進行配置，設(shè)置控制寄存器的值將定時器置于普通模式，設(shè)置預(yù)置值寄存器的值、計數(shù)值top寄存器的值，啟動定時器；定時器啟動后，預(yù)分頻器開始工作，加載預(yù)置值寄存器的值，每個時鐘周期減1計數(shù)，當(dāng)計數(shù)值減到0時，產(chǎn)生一個時鐘周期的Tick脈沖信號，并重新加載預(yù)置值寄存器的值，重新開始減1計數(shù)；計數(shù)器從0開始加1計數(shù)，每檢測到一次Tick信號有效，計數(shù)器的計數(shù)值加1 ;控制單元把計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值與計數(shù)值top寄存器的值進行比較，在二者的值相等時，將定時器輸出信號A進行反向后輸出，產(chǎn)生中斷信號和計數(shù)器清零信號；計數(shù)器檢測到控制單元輸出的清零信號有效，將計數(shù)器的計數(shù)值設(shè)置為0，重新開始計數(shù)；
[0013]在捕獲模式下，定時器不輸出波形信號，而是對定時器的輸入信號進行捕獲；在該模式下，定時器工作流程如下:通過APB接口對可配置寄存器組內(nèi)寄存器進行配置，設(shè)置控制寄存器的值將定時器置于捕獲模式，設(shè)置預(yù)置值寄存器的值，啟動定時器；定時器啟動后，預(yù)分頻器開始工作，加載預(yù)置值寄存器的值，每個時鐘周期作減1計數(shù)，當(dāng)計數(shù)值減到0時，產(chǎn)生一個時鐘周期的Tick脈沖信號，并重新加載預(yù)置值寄存器的值，重新開始減1計數(shù)；計數(shù)器從0開始加1計數(shù)，每檢測到一次Tick信號有效，計數(shù)器的計數(shù)值加1，計數(shù)器的計數(shù)值達到最大值后，從0開始重新計數(shù)；控制單元將輸出的捕獲使能信號有效，捕獲模塊開始工作；捕獲模塊先對定時器輸入信號進行抑噪處理，所有的小于4個時鐘周期的電平變化都被作為毛刺濾掉了，當(dāng)檢測到輸入信號的有效邊沿時，產(chǎn)生捕獲有效信號；控制單元檢測到捕獲有效信號有效時，產(chǎn)生捕獲賦值信號和中斷輸出信號；可配置寄存器組檢測捕獲賦值信號有效時，將計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值寫入到捕獲值寄存器；
[0014]在快速PWM模式，定時器輸出2路頻率和占空比均為可調(diào)的PWM波形；在該模式下，定時器工作流程如下:通過APB接口對可配置寄存器組內(nèi)寄存器進行配置，設(shè)置控制寄存器的值將定時器置于快速PWM模式，設(shè)置預(yù)置值寄存器的值、計數(shù)值top寄存器的值、比較匹配寄存器A的值、比較匹配寄存器B的值，啟動定時器；定時器啟動后，預(yù)分頻器開始工作，加載預(yù)置值寄存器的值，每個時鐘周期減1計數(shù)，當(dāng)計數(shù)值減到0時，產(chǎn)生一個時鐘周期的Tick脈沖信號，并重新加載預(yù)置值寄存器的值，重新開始減1計數(shù)；計數(shù)器從0開始加1計數(shù)，每檢測到一次Tick信號有效，計數(shù)器的計數(shù)值加1 ;控制單元把計數(shù)值top寄存器的值送入內(nèi)部的緩沖器，緩沖器的輸出值與計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值進行比較，在二者的值相等時，控制單元將輸出信號A、B置為高電平、有效中斷輸出信號及計數(shù)器清零信號；控制單元將匹配寄存器A、B的值分別送入內(nèi)部緩沖器，緩沖器的輸出值與計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值分別進行比較，若兩個值相等，分別將輸出信號A、B置為低電平，并產(chǎn)生中斷信號；計數(shù)器檢測到控制單元輸出的清零信號有效，將計數(shù)值設(shè)置為0，重新開始計數(shù)；
[0015]在相位與頻率修正PWM模式下，定時器輸出2路相位與頻率均可調(diào)的PWM信號；在該模式下，定時器工作流程如下:通過APB接口對可配置寄存器組內(nèi)寄存器進行配置，設(shè)置控制寄存器的值將定時器置于相位與頻率修正PWM模式，設(shè)置預(yù)置值寄存器的值、計數(shù)值top寄存器的值、比較匹配寄存器A的值、比較匹配寄存器B的值，啟動定時器；定時器啟動后，預(yù)分頻器開始工作，加載預(yù)置值寄存器的值，每個時鐘周期減1計數(shù)，當(dāng)計數(shù)值減到0時，產(chǎn)生一個時鐘周期的Tick脈沖信號，并重新加載預(yù)置值寄存器的值，重新開始減1計數(shù)；在該模式下，計數(shù)器采用雙斜坡的方式工作，每檢測到一次Tick信號有效，控制單元輸出的方向控制信號為0時，計數(shù)器加1計數(shù)，為1時，計數(shù)器減1計數(shù)；控制單元先將方向控制信號置為0，把計數(shù)值top寄存器的值送入內(nèi)部的緩沖器，緩沖器的輸出值與計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值進行比較，在二者的值相等時，控制單元將方向控制信號置為1 ;在方向控制信號為1期間，沖計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值與0，進行比較，在二者值相等時，控制單元將計數(shù)方向控制