Hands-On 基於 Flagchip FC4150 MCAL-使用 GPT 模塊定時餵狗

簡介

        本文將詳細介紹如何使用 EB 工具配置 Flagchip FC4150 MCAL 使用 GPT 模塊定時餵狗，並重點強調了配置 GPT、WDG 模塊的過程以及對 GPT、WDG 模塊的詳細解釋，關於 mcu、port 、dio、icu、adc 、pwm 模塊可參考之前發布的博文。本次示例演示將會使用 FTU4_CH0 超時時間去做 WDG 模塊的硬體定時餵狗，FTU0_CH1 來做周期性軟體餵狗。

硬體平台：旗芯微 FC4150 DEMO BOARD V2 開發板

軟體平台：EB tresos 28.1.0 、Flagchip_FC_IDE 4.04

MCAL: V1.1.0 & V1.1.1

一 、MCAL 配置

1.1 配置 MCU 模塊

        根據本次實例的內容，我們需要在 MCU 模塊-> PCC 下添加 FTU1、FTU4 的外設時鐘，時鐘選擇 FOSCDIVH。另外需要在 MCU 模塊-> McuClockReferencePoint下添加 FTU1、FTU4、SYS_CORE 、FOSC 對外的參考時鐘，來用作 GPT、WDG 模塊的輸入參考時鐘。如圖 1.1.1、1.1.2 所示。

▲ 圖 1.1.1

▲ 圖 1.1.2

1.2配置 WDG 模塊

        1.2.1 在 Module Configurations 中添加 WDG 模塊，在 WDG-> General 下配置超時時間的初始值為 0.03 秒、最大值為 0.1 秒

▲ 圖 1.2.1

        1.2.2 在 WDG->  WdgSettingsConfig下添加 WdgSettingsConfig_0，選擇硬體看門狗 0、看門狗模式為慢速、關聯的 Gpt 通道為 GptChannel_WDG (該項在 GPT ->GptChannelConfiguration 配置完成後進行配置)、時鐘參考點選擇 McuClockReferencePoint_Fosc、填入看門狗時鐘頻率、選擇看門狗類型為超時復位、看門狗時鐘選擇 FOSC_Clock、看門狗溢出時間 0.1 秒、使能 Wdg 時鐘分頻（固定 256 分頻）。如圖 1.2.2 所示

▲ 圖 1.2.2

 1.3 配置 GPT 模塊

        1.3.1在 Module Configurations 中添加 GPT模塊，在 GPT->  GptClockReferencePoint下選擇 系統時鐘參考點。另新建兩個 GPT 時鐘參考點，如圖 1.3.1 所示

▲ 圖 1.3.1

        1.3.2 在 GPT-> GptChannelConfiguration 添加兩個 GPT Channel

▲ 圖 1.3.2

        1.3.3 雙擊 Index 0 進入GPT Channel 配置界面，將名稱命名為 GptChannel_WDG、GPT 通道選擇為 FTU4_CH0、GPT 通道配置為連續模式、時鐘參考點選擇GptClockReferencePoint_Ftu4、填入 GPT 通道時鐘頻率、填入 GPT 通道最大計數值、使能 FTU4 DEBUG、ISR 模式、填入 FTU4 中斷回調函數命名為 Wdg_Cbk_GptNotification0 、將 FTU4 設置為時鐘 32 分頻，時鐘輸入選擇為 PCC。關於 FTU4 時鐘分頻說明： 在 WDG 模塊中我們配置了看門狗硬體溢出時間 0.1 秒（MCAL WDG API 初始化時會將 GPT 觸發中斷的時間設置為看門狗硬體溢出時間的一半（0.05 秒）），FTU4 的時鐘輸入源為 24Mhz 、分頻 32 後計算得出 0.75MHz、FTU4 最大計數值為 65535 ，計算得出 FTU4 計數溢出中斷時間為 0.08738 秒，在看門狗的硬體溢出時間內進行了餵狗操作，不會使系統硬體復位。

▲ 圖 1.3.3

        1.3.4 雙擊 Index 1 進入 GPT Channel 配置界面，將名稱命名為 GptChannel_WDGCondition、GPT 通道選擇為 FTU1_CH0、GPT 通道配置為連續模式、時鐘參考點選擇GptClockReferencePoint_Ftu1、填入 GPT 通道時鐘頻率、填入 GPT 通道最大計數值、使能 FTU1 ISR 模式、填入 FTU1 中斷回調函數命名為 Gpt_WdgCondition_Notification 、將 FTU1 設置為時鐘 32 分頻，時鐘輸入選擇為 PCC。關於 FTU1 時鐘分頻說明： FTU1 應用於每次進入中斷設置軟體超時時間，與 FTU4 的時鐘頻率相同更加容易方便計算。

▲ 圖 1.3.4

二、示例代碼解析

2.1 工程導入 & Main 函數

2.1.1將 EB 配置好的工程編譯並更新代碼至 FCIDE 中

2.1.2 在工程下中找到 Main 函數，將 BSP_FCUART_Init、Bsp_Gpt_Init 、Bsp_Wdg_Init 函數取消屏蔽

▲ 圖 2.1.2

2.2 GPT 相關函數

        2.2.1 在 Gpt_PBcfg.c 中我們可以看到 FTU0、FTU4外設、FTUx_CH0 在EB 工具配置好的屬性、回調函數名稱

▲ 圖 2.2.1.1(GPT通道配置屬性)

▲ 圖 2.2.2(GPT通道中斷回調函數)

2.2.2 在 Gpt_Cfg.h 中我們可以看到 GPT 通道配置的名稱宏定義，在調用 MCAL 函數會使用到

▲ 圖 2.2.1.2 (GPT通道配置屬性)

        2.2.3 在 Bsp_Gpt.c 中, 這是 demo 示例對 MCAL API 的調用,其中 FTU4_IRQHandler 用於硬體餵狗，FTU1_IRQHandler 用於軟體超時時間設置

▲ 圖 2.2.3

2.3 WDG 相關函數

        2.3.1 在 Wdg_instance0_PBcfg.c 中我們可以看到 WDG0 外設在 EB 工具配置好的屬性，工作模式、時鐘、關聯的 GPT 通道名稱

▲ 圖 2.3.1.1 (WDG0 配置屬性)

▲ 圖 2.3.1.1 (WDG0 慢速模式下的配置)

        2.3.2 在 Wdg_HLD.c 中, 找到  Wdg_Cbk_GptNotification0 這是我們在 GPT FTU4_CH0 通道配置中的中斷回調函數實體，用於進行硬體看門狗餵狗。

▲ 圖 2.3.2

2.3.3在Bsp_Wdg.c 中, 這是 demo 示例對 MCAL API 的調用

 
▲ 圖 2.3.3

2.4 軟體流程框架

        2.4.1 軟體流程示意

        配置項：

          ①、硬體餵狗時間（硬體看門狗）

          ②、軟體餵狗時間（軟體看門狗）

          ③、軟體超時時間（軟體看門狗的超時時間）

         注意項：（軟體超時時間>定時中斷進行餵狗時間）&& （定時中斷進行餵狗時間>定時中斷時間）

▲ 圖 2.4.1

        2.4.2 Wdg_Cbk_GptNotification0 回調函數中 Wdg_HLD_ChannelTrigger 函數分析

        每一次 GPT FTU4_CH0 中斷的餵狗中，都會對 s_WdgTimeout 進行操作，當 s_WdgTimeout 時間小於 s_WdgGptPeriod 時間時，將會停止 GPT 相對應的通道計時功能（停止餵狗、FTU4_CH0 中斷），否則進行 s_WdgTimeout - s_WdgGptPeriod 時間，進行餵狗。（s_WdgTimeout 軟體超時時間、s_WdgGptPeriod：GPT 周期觸發時間）

▲ 圖 2.4.2

        2.4.3 Gpt_WdgCondition_Notification 回調函數中 Wdg_Instance0_SetTriggerCondition 函數分析

        每一次 GPT FTU1_CH0 中斷中，進行軟體超時時間的設定，當 uElapsedTime 大於 s_WdgTimeout 時,將會停止 GPT 相對應的通道計時功能（停止餵狗、FTU4_CH0 中斷），否則進行 s_WdgTimeout 的重新賦值。（s_WdgTimeout 剩餘軟體超時時間、uElapsedTime：上一次 FTU4_CH0 中斷髮生到此刻的時間間隔）

▲ 圖 2.4.3

三、燒錄 & 調試

 3.1 將工程編譯並燒錄到開發板

         通過串口上位機軟體，波特率設置為 115200 ,打開串口時間戳，我們可以看到串口列印的信息 ：FTU1 的軟體餵狗中斷時間為 20 ms，FTU4 的硬體餵狗中斷時間為 50 ms。

▲ 圖 3.1

四、MCAL GPT 模塊詳解

FC4150 GPT 模塊用於定時器觸發指定的功能

4.1 General 配置

 

▲ 圖 4.1

       4.1.1 GptConfigurationOfOptApiServices

• GptDeInitApi：復位 GPT 配置
• GptEnableDisableNotificationApi：啟用通道中斷通知
• GptTimeElapsedApi ：獲取該通道已經過的時間
• GptTimeRemainingApi ：獲取該通道到達設定目標之前剩下的時間
• GptVersionInfoApi ：獲取 GPT 模塊版本信息
• GptWakeupFunctionalityApi ：使能通道的喚醒功能
• GptChangeNextTimeoutValueApi ：更改正在運行的通道計數器比較值的設置

       4.1.2 GptDriverConfiguration

• GptDevErrorDetect  ：打開或關閉開發錯誤檢測和通知
• GptPredefTimer100us32bitEnable ：啟用 GPT 預定義定時器 100us 32bit
• GptPredefTimer1usEnablingGrade ：指定使能 1us 時鐘周期的 GPT 預定義定時器、可選 GPT_PREDEF_TIMER_1US_16BIT_ENABLED、GPT_PREDEF_TIMER_1US_16_24BIT_ENABLED、GPT_PREDEF_TIMER_1US_16_24_32BIT_ENABLED
• GptReportWakeupSource ：使能喚醒源通知
• GPT Register Locking Mode ：GPT 寄存器加鎖機制，不需要配置
• GPT Enable User Mode Support ：不需要配置
• Gpt Standby Wakeup Support  ：專門休眠喚醒(需要用 A0NTIMER ) 配合 ECUM，與 GptChannelConfiguration -> General ->GptWakeupConfiguration 相同配合勾選

4.2 GptChannelConfigSet 配置

        4.2.1 在 GptChannelConfiguration 下一共可以添加 58 個 GPT Channel ，由硬體決定

▲ 圖 4.2

4.2.2 雙擊 Index 進入 GptChannelConfiguration -> General 配置

▲ 圖 4.2.2

• GptChannelId： GPT 通道邏輯 ID 號
• GptHwChannel ：選擇所使用的硬體 GPT 通道
• GptChannelMode ：通道計數模式。可選單次和連續觸發
• GptChannelTickFrequency：GPT 通道的時鐘頻率
• GptChannelClkSrcRef：GPT 通道的時鐘參考點
• GptChannelTickValueMax：GPT 通道最大計數值（由硬體決定）
• GptDbgModeEnable ：使能後，在 DEBGU 打斷點後 CNT 繼續計數
• GptIsrEnable ：中斷使能
• GptEnableWakeup ：使能喚醒服務
• GptNotification ：填入中斷回調函數名稱
• GptFtuPrescaler ：GPT 外設的時鐘分頻選擇
• GptFtuChannelClkSrc： GPT 通道的時鐘源選擇

4.3 GptClockReferencePoint 配置

       系統時鐘參考點，依賴於 MCU 模塊 McuClockReferencePoint 中的定義

▲ 圖 4.3

• System clock reference point： 系統時鐘的參考點
• GptClockReferencePoint：GPT 所選外設時鐘的參考點

4.4 PublishedInformation

 GPT 模塊版本信息

4.5 GPT 模塊常用函數

• Gpt_Init：初始化GPT 模塊
• Gpt_DeInit：將 GPT模塊復位至默認狀態
• Gpt_GetTimeElapsed：獲取該通道已經過的時間
• Gpt_GetTimeRemaining：獲取該通道到達設定目標之前剩下的時間
• Gpt_StartTimer：開始 GPT通道計時
• Gpt_StopTimer：停止GPT通道計時
• Gpt_EnableNotification：使能 GPT 通道事件通知
• Gpt_DisableNotification：失能GPT通道事件通知
• Gpt_GetVersionInfo： 獲取 GPT模塊版本信息
• Gpt_SetMode：設置 GPT 模塊的運行模式
• Gpt_DisableWakeup：失能 GPT 通道喚醒
• Gpt_EnableWakeup：使能 GPT 通道喚醒
• Gpt_CheckWakeup：檢查 GPT 通道是否為喚醒源
• Gpt_ChangeNextTimeoutValue：更改正在運行的通道計數器比較值的設置
• Gpt_GetPredefTimerValue：獲取預定義定時器值

五、MCAL WDG 模塊詳解

FC4150 WDG 模塊有兩個看門狗模塊

5.1 General 配置  

▲ 圖 5.1

• Development Error Detection：打開或關閉開發錯誤檢測和通知
• Wdg Disable Allowed：允許啟用/禁用看門狗驅動程序
• Wdg Instance0 Index：看門狗 0 模塊
• Wdg Instance1 Index：看門狗 1 模塊
• Wdg Initial Timeou：初始的看門狗軟體超時時間，看門狗初始化時設置的時間
• Wdg Max Timeout：最大可設置的看門狗軟體超時時間，設置軟體超時時間時，會與 Wdg Max Timeout 進行比較，進行合規檢查
• Wdg Run Area：看門狗驅動程序的執行區域，ROM 或 RAM
• Wdg Trigger Location：不需要配置
• Provide Version Info AP：獲取看門狗模塊的版本信息
• Wdg Trigger Mode：看門狗觸發方式，不需要配置

5.2 WdgSettingsConfig 配置

        5.2.1 在 WdgSettingsConfig 下一共可以添加 2 個 WDG  ，由硬體決定

▲ 圖 5.2.1

        5.2.2 雙擊 Index 進入 WdgSettingsConfig-> General 配置

▲ 圖 5.2.2

• Wdg Hardware Instance：看門狗硬體外設選擇
• Wdg Default Mode：看門狗默認模式配置，關、快速、慢速
• Enable Wdg interrupt：是否使能看門狗中斷
• Wdg instance ISR CallBack Notification：看門狗硬體中斷通知回調函數
• Wdg GPT Trigger Channel：選擇關聯的 Gpt 通道，WDG 通過 GPT 來實現啟/停餵狗
• Wdg Clock Value：看門狗時鐘
• WdgClkSrcRef：看門狗時鐘參考點
• Wdg Runs In Stop mode：當 MCU 處於 STOP 模式時，啟用/停止看門狗繼續計數
• Wdg Runs In Debug Mode：當 MCU 處於 DEBUG 模式時，啟用/停止看門狗繼續計數
• Wdg Runs In Wait Mode：當 MCU 處於 WAIT 模式時，啟用/停止看門狗繼續計數
• Wdg Set Reset Delay：當看門狗發生中斷時，需配置延遲復位時間，可選 WDG_RST_DLY_128、WDG_RST_DLY_256、WDG_RST_DLY_512、WDG_RST_DLY_1024 總線時鐘。注意：僅在 FC4150 1M Flash 晶片上可用
• Wdg Operation Mode：看門狗計數溢出時處理模式、超時復位、超時中斷
• Wdg Clock Selection：看門狗時鐘源選擇，可選 Bus_Clock、AON_Clock、FOSC_Clock、FOSC_Clock
• Wdg Timeout Period：看門狗溢出時間設置，單位：秒 ，注意：不要超過最大硬體時鐘周期
• Wdg Window Mode：啟用窗口看門狗模式
• Wdg Window Period：窗口看門狗溢出時間設置，單位：秒
• Wdg Prescaler Enabled ：啟用看門狗的時鐘分頻，啟用後則 256 分頻
• Wdg Allow Updates：是否允許軟體重新配置看門狗而不進行復位
• Wdg Test Mode：啟用看門狗自檢模式，可選 TestModeDisabled、TestModeEnabled、TestModeLowByte、TestModeHighByte

5.3 PublishedInformation

 WDG 模塊版本信息

5.4 WDG 模塊常用函數

• Wdg_Instancex_Init：初始化看門狗模塊
• Wdg_Instancex_SetMode：設置看門狗模式
• Wdg_Instancex_SetTriggerCondition：看門狗軟體超時時間設置
• Wdg_Instancex_GetVersionInfo：獲取 WDG 模塊版本信息

六、總結

        本文以使用 GPT 模塊定時餵狗為示例，詳細介紹了如何配置和使用 GPT（定時器）、WDG（看門狗）模塊，通過本文的講解，讀者可以了解到如何正確配置 GPT、WDG 模塊，以實現定時器觸發指定的功能與與看門狗模塊的使用。

七、參考文獻

(1)  AUTOSAR_SWS_WatchdogDriver.pdf

(2)  AUTOSAR_SWS_GPTDriver.pdf

(3)  FC4150 Reference Manual V3.0.pdf

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