第十一章 定时器中断实验
本章将介绍Kendryte K210的Timer外设使用，即使用定时器中断功能。通过本章的学习，读者将学习到SDK编程技术使用Kendryte K210的定时器中断。
本章分为如下几个小节：
11.1 Timer介绍
11.2 硬件设计
11.3 程序设计
11.4 运行验证
11.1 Timer介绍
Kendryte K210系统有 3 个 TIMER 模块，它们有如下特性：
1. 32 位计数器宽度
2. 可配置的向上／向下时基计数器：增加或减少
3. 时钟独立可配
4. 每个中断的可配置极性
5. 单个或组合中断输出标志可配置
6. 每个定时器有读/写一致性寄存器
7. 定时器切换输出，每当定时器计数器重新加载时切换
8. 定时器切换输出的脉冲宽度调制 (PWM)，0％到100%占空比
这三个定时器属于Kendryte K210硬件上的定时器，硬件定时器可以用来定时触发任务或者处理任务，当到了设定的时间，硬件定时器便会触发中断，并且硬件定时器的计时精度相比软件定时器要高得多。
Kendryte K210提供了操作Timer的函数，这里我们只讲述部分用到的函数，这些函数介绍如下：
1，timer_init函数
该函数用于定时器的初始化，作用于三个Timer模块，配置后会使能系统时钟，如下代码所示：
void timer_init(timer_device_number_t timer_number);
/**
* timer_init可选的定时器timer_number配置参数
*/
typedef enum _timer_deivce_number
{
TIMER_DEVICE_0,
TIMER_DEVICE_1,
TIMER_DEVICE_2,
TIMER_DEVICE_MAX,
} timer_device_number_t;
2，timer_set_interval函数
该函数用来配置Timer模块的通道和超时时间，每个Timer模块可配置4个不同的通道，该函数返回实际超时时间，如下代码所示：
/* 函数原型 */
size_t timer_set_interval(timer_device_number_t timer_number, timer_channel_number_t channel, size_t nanoseconds);
/**
* timer_set_interval通道的channel配置参数
*/
typedef enum _timer_channel_number
{
TIMER_CHANNEL_0,
TIMER_CHANNEL_1,
TIMER_CHANNEL_2,
TIMER_CHANNEL_3,
TIMER_CHANNEL_MAX,
} timer_channel_number_t;
该函数的三个参数分别用于设置Timer模块号、通道号及超时时间，注意nanoseconds参数的单位是纳秒（ns）。
3，timer_irq_register函数
该函数用来注册定时器触发中断的回调函数，代码如下所示：
int timer_irq_register(timer_device_number_t device, timer_channel_number_t channel, int is_single_shot, uint32_t priority, timer_callback_t callback, void *ctx);
前两个参数我们介绍过了，第三个参数是设置是否单次中断，我们选否，即设置为0，第四个参数是设置中断优先级，后面两个是设置中断回调函数和回调函数的参数。
4，timer_set_enable函数
该函数用来控制定时器使能或禁用，该函数原型如下所示：
void timer_set_enable(timer_device_number_t timer_number, timer_channel_number_t channel, uint32_t enable);
enable用来设置定时器的使能或禁用，当启动定时器时，参数设置为1，反之设置为0。
11.2 硬件设计
11.2.1 例程功能
1. 创建一个超时周期为500毫秒的周期定时器，并在其超时回调函数中控制红色LED切换亮灭状态
2. 按下KEY0按键后启动周期定时器计时
3. 按下KEY1按键后停止周期定时器计时
11.2.2 硬件资源
1. 双色LED
LEDR - IO24
2. 独立按键
KEY0按键 - IO18
KEY1按键 - IO19
11.2.3 原理图
本章实验内容，主要讲解Timer外设的使用，无需关注原理图。
11.3 程序设计
11.3.1 定时器驱动代码
定时器中断驱动源码包括两个文件：timer.c和timer.h，timer.h文件只包含了函数的声明，我们这里不多介绍，下面的们介绍timer.c文件的内容。
void gtimer_init(void)
{
/* 系统中断初始化 */
plic_init();
sysctl_enable_irq();
/* 定时器初始化 */
timer_init(TIMER_DEVICE_0);
/* 设置定时器超时时间，单位为ns，即500毫秒 */
timer_set_interval(TIMER_DEVICE_0, TIMER_CHANNEL_0, 500 * 1e6);
/* 设置定时器中断回调 */
timer_irq_register(TIMER_DEVICE_0, TIMER_CHANNEL_0, 0, 1, timer_timeout_cb, &g_count);
/* 使能定时器 */
timer_set_enable(TIMER_DEVICE_0, TIMER_CHANNEL_0, 1);
}
首先我们要先开启系统中断功能，然后选择使用定时器0进行初始化，完成后选择定时器通道，时间间隔，接着注册中断回调函数，这些设置完毕之后，就能开启定时器进行计时啦。下面我们看中断回调函数。
int timer_timeout_cb(void *ctx)
{
LEDR(0); /* 红灯亮 */
msleep(500); /* 延时500毫秒 */
LEDR(1); /* 红灯灭 */
return 0;
}
这里我们就是简单控制灯的亮灭，延时时间是500毫秒（中断函数中不建议用延时），我们超时时间也是设置的500毫秒，即500毫秒左右会进入一次中断回调函数，这样我们就能看到红灯1000毫秒亮灭一次的效果啦。
11.3.2 main.c代码
main.c中的代码如下所示：
int main(void)
{
uint8_t key;
led_init(); /* LED初始化 */
key_init(); /* 按键初始化 */
gtimer_init(); /* 定时器初始化 */
while (1)
{
key = key_scan(0); /* 得到键值 */
if (key == KEY0_PRES)
{
timer_set_enable(TIMER_DEVICE_0, TIMER_CHANNEL_0, 1); /*开启定时器0*/
}
else if(key == KEY1_PRES)
{
timer_set_enable(TIMER_DEVICE_0, TIMER_CHANNEL_0, 0); /*关闭定时器0*/
}
else msleep(10);
}
}
可以看到，首先是初始化使用到独立按键和LED的IO，然后调用gtimer_init函数对定时器0初始化，接着注册中断回调函数，在中断回调函数中主要实现变更LED状态的功能。
最后就是在一个循环中读取按键的状态，当读取到KEY0按键被按下，则调用timer_set_enable函数开启定时器0计时，当读取到KEY1按键被按下，则关闭定时器0计时。
11.4 运行验证
将DNK210开发板连接到电脑主机，通过VSCode将固件烧录到开发板中，此时，可以看到红色LED以1000毫秒的周期进行亮灭闪烁，若接着按下KEY1按键，则可以看到红色LED因定时器0被停止计时而保持关闭的状态，不再闪烁，若此时按下KEY0按键，定时器0被重新启动计时，此时可以看到红色LED恢复以1000毫秒的周期进行亮灭闪烁。