【RISC-V MCU CH32V103测评】--前进的维子--第一篇-嘀嗒定时器

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【RISC-V MCU CH32V103测评】 ---前进的维子--滴答

 

 

嘀嗒

 

 

 

 

前进的维子

2021年1月19日

 

目录

1、目的

2：系统定时器（嘀嗒） 

    2.1：什么是系统定时器。 

    2.2：系统定时器是谁的外设呢？ 

    2.3：系统定时器在时钟树里是什么样的。 

    2.4：系统定时器的寄存器介绍 。

    2.5：依靠上面的内容分析一下 例程中的代码 。

    2.5.1：Delay_Ms 实现细节 。

    2.5.2：*(__IO uint32_t*)0xE000F004)  啥意思？ 

    2.5.3：系统时钟 SystemCoreClock 变量的来龙去脉？

3、杂谈：

    3.1：芯片手册很重要。 

    3.2：别人的代码看到什么程度。 

    3.3：关于延时 

4、 文章总结 

“我们希望把RISC-V支持成为未来世界三大体系之一，尤其希望RISC-V能成为中国有足够话语权的体系架构。RISC-V完全开源免费，也非常适合中国超大规模的市场需求。中国有世界上最多的芯片设计企业，中国的CPU应用数量也是世界上最大的。”

 

 

---倪光南

1、目的

 

    大家好，我是“维子”。本文以官方范例代码中 GPIO_Toggle 项目为例。讲解一下项目中设及到的：时钟树、系统定时器、和程序特点。

    官方教程是基于库函数包的。我这篇文章所涉及的代码并没用到库。

    本文主要目的是：尝试把“维子”看手册、分析代码的一些习惯和大家分享。

 

2、系统定时器（嘀嗒）

 

2.1：什么是系统定时器。

        用自己话讲：就是一个有很高优先级的定时器。在使用操作系统的时候，它一般被操作系统设置为作为时间片轮转用的定时器（系统心跳，嘀嗒）。就是周期性的干一些事的东西。这么理解吧，以前的单片机没这个定时器的时候呢，程序员们就用普通定时器做这个事儿。后来开发芯片的人看到了，那就给你们加一个定时器吧。于是在他们设计内核的时候，就加进来了。( Cortex m0 m3 内核好像都有这个。)

这个例子里，大家把他当成普通定时器就好。

 

2.2：系统定时器是谁的外设呢？

    它是RIS-V3内核的外设。 下面两幅图是存储器地址映射图，和寄存器地址。

 

 

 

    刚好滴答寄存器的地址区间，就在内核私有外设空间内。

2.3：系统定时器在时钟树里是什么样的。

    关于时钟树的比喻： 汽车要运转，需要发动机把“旋转”带到变速箱再传递到轮子上吧。单片机呢，也需要把外部晶振或者内部晶振的“频率”传递到内部各个外设去。这个频率就是时钟，传过去的路径。就是时钟树。

 

    这棵树，树根是时钟源（这里看到4个时钟源，HSE MSI LSE LSI），树干就是PLL 和各个选择控制。树枝就是各个内部外设（实际属于内核的外设）。比如图中画圈的SysTick（系统定时器）。从图里看到，系统定时器，的时钟源主要来源于对于sysclk的分频出来的hclk。然后再8分频。

 

2.4：系统定时器的寄存器介绍

 

    应用手册68页 9.5.3 STK 寄存器描述 开始讲解他的控制寄存器。

    寄存器数目很少，一共才五个。    这五个有分三个：1控制、2计数、3比较。然后我们看到，它有64位计数值！真的是64位。

    继续看，其实CTLR寄存器中只有第0位，是有效的控制位。如下图：

 

2.5：依靠上面的内容分析一下 例程中的代码

 

void Delay_Ms (uint32_t n)

{

    uint32_t i;

    SysTick->CTLR = 0;

    i = (uint32_t)n*p_ms;

    SysTick->CNTL0 = 0;

    SysTick->CNTL1 = 0;

    SysTick->CNTL2 = 0;

    SysTick->CNTL3 = 0;

    SysTick->CTLR = 1;

      while((*(__IO uint32_t*)0xE000F004) <= i);

}

其中 p_ms 是全局变量 在 延时初始化过程中给出。

void Delay_Init(void)

{

    p_us=SystemCoreClock/8000000;

    p_ms=(uint16_t)p_us*1000;

}

在这段代码里我们应该能看到什么呢？

 

2.5.1：Delay_Ms 实现细节

 

    Delay_Ms函数 是“死等”函数。 先关systick；再清理为初值；再开始计数；然后不停的判断定时器的计数值是不是超出范围，超出范围之后，while的条件不成立，跳出代码继续执行；于是实现了延时。

 

2.5.2：*(__IO uint32_t*)0xE000F004)  啥意思？

 

    有些人这里看不懂 *(__IO uint32_t*)0xE000F004) 这个就是取某个地址的值。    相当于读寄存器。其实是固定套路。我记得iar好像就是这么定义的寄存器。

 

2.5.3：系统时钟 SystemCoreClock 变量的来龙去脉？

 

    系统从startup.s 开始执行，执行到最后的时候，执行了 jal  SystemInit 这条汇编命令，跳转到了system_ch32v10x.c 文件中的SystemInit 函数初始系统时钟。

 

3、杂谈：

    3.1：芯片手册很重要。

        要认真阅读。 必要的时候要打印出来，来回的翻看。

     接触过很多手册变态到几千页，但是到关键部分我也是打印出来看。

 

    3.2：别人的代码看到什么程度。

        接到别人的代码，必须要像我看这部分代码一样，一直看到寄存器。可能有很多小伙伴看不懂汇编。其实汇编并不难。翻来覆去也就那么几个东西。少留点神就行了。一定要知道来龙去脉。 自用了std库 后面有用了hal库以后，我也很少接触底层的寄存器。但是呢，我们要懂怎么去读。在手册的那个地方去找。

 

    3.3：关于延时

        在真正的工作中，我们是不允许使用这种例程代码里的延时的。白白的消耗了单片机的时间什么也不做。有这个时间去让单片机休眠不香吗？ 或者让其他需要执行的代码执行不就好了嘛。所以一般都是用中断方式驱动定时器。我用单片机，一般会留两个定时器，一个是ms级延时，一个是s级延时。然后短延时用ms长延时用s。具体的延时时间各个项目的实际不同也不一样。如果用freertos啥的，相对于单片机其实更简单一些。因为操作系统已经把这些弄好了。你用就可以了。

4、文章总结

    本文，作为测评的第二篇文章。

* 简单的介绍了一下系统定时器。

* 分析了例程中延时函数的实现细节。

* 捎带讲解了系统时钟启动的一些过程。

* 列出了“维子”自己对于手册的态度和对于看代码的态度。

 

本文所讲解的内容也是基础中的基础。其实我想通过这篇文章和大家交流的仅仅是研发的习惯而已。

 

    最后我讲一个我亲身经历的故事。有一个月薪小两万（在我这个伪二线城市绝对是高工资中的高工资了）的软件工程师，连0x0F是什么都不知道（如果真有读者也不知道，请看大学c语言教材第二章）。他怯生生的问我：“0xFF是不是四个字符”。“维子”还得悄悄的给他讲“码制”。因为我怕别人听到了会笑话他。

   希望本文，对同学们有所启发。

 

 

wintonson

有想一起玩这个芯片的小伙伴，可以留言给我，我尽可能的学习解答并做实验。

w494143467

感谢分享，RISC-V这个框架也一直在推广，希望能够继续推广，成为国人使用的一款芯片框架！

jinglixixi

感谢分享

梦溪开物

我想请问一下，RISC-V类似与ARM这种东西吗？内核究竟是一种什么东西呢？它是一种硬件结构吗？