Nios II TIMER中断详解与实战

"Nios II TIMER中断的解析及程序设计" 在嵌入式系统中，中断是处理器与外部设备通信的重要机制，它使得处理器能够在执行主任务的同时，对突发事件作出及时响应。Nios II是一个可定制的32位软核CPU，广泛应用于 Altera 的FPGA（Field-Programmable Gate Array）芯片中。Nios II TIMER模块是一个定时和计数的硬件组件，用于实现定时任务和中断功能。 实验环境包括硬件DE2—70开发板和软件QuartusII9.0sp2WebEdition（用于FPGA设计和综合）、NIOSII EDC9.0以及NIOS IDE（用于Nios II应用软件开发）。通过这个实验，目标是深入理解Nios II TIMER中断的工作原理，学习如何编写中断服务程序，以及如何配置和触发TIMER中断。 Nios II TIMER主要包含以下几个关键寄存器： 1. **状态寄存器（Status）**： - `TO`：当计数器递减到0时，该位被置1，表示定时器溢出。直到软件将其清零，`TO`状态才会被清除。 - `RUN`：此位反映定时器的运行状态，当定时器运行时为1，停止时为0，且不能被软件改变。 2. **控制寄存器（Control）**： - `ITO`：如果设置为1，计数器到达0时会产生中断；否则，中断将被屏蔽。 - `CONT`：当设置为1时，定时器将持续工作；为0时，定时器仅工作一次。 - `START` 和 `STOP`：分别用于启动和停止定时器，只需将它们置1，但不能同时置1。 3. **周期计数器（Periodl & Periodh）**：这两个寄存器组合在一起定义了定时器的周期，用于设置定时器的溢出时间。 4. **定时器快照寄存器（Snapl & Snaph）**：存储定时器的当前计数值，用于捕捉定时器在特定时刻的状态。 在Nios II系统中，访问这些寄存器需要使用相应的函数，如`IORD_ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS()`、`IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL()`等，这些函数定义在`Altera_Avalon_timer_regs.h`头文件中。通过这些函数，开发者可以读取或写入TIMER的各个寄存器，从而实现对TIMER的配置和控制。 编写Nios II TIMER中断程序的关键步骤包括： 1. **配置TIMER**：设置控制寄存器的参数，例如设置计数模式、中断使能和定时器周期。 2. **注册中断服务例程**：在操作系统中注册TIMER中断处理函数，确保当TIMER中断发生时，系统能够正确调用这个函数。 3. **启动TIMER**：通过写入控制寄存器的`START`位启动TIMER。 4. **中断服务**：在中断服务例程中，处理中断事件，通常包括更新状态、执行相应任务，以及清除中断标志。 5. **中断恢复**：中断处理完成后，恢复被中断的任务或返回到中断前的状态。 在实践中，开发者还需要了解中断优先级、中断向量表、中断请求和中断响应等概念，以确保中断系统的正确性和实时性。通过这样的实验，不仅可以学习到Nios II TIMER的具体操作，还能提升对中断系统理解和编程的能力。