TM4C123G_study

崔瑜然 · 2025-6-9 14:29:59

图库挂了

时钟

时钟源

TM4C123内部共有4个时钟源，见下表
时钟简介内部高精度振荡器(PIOSC)内部振荡器，其频率为16MHz，精度为1%，可以用来驱动PLL主振荡器 (MOSC)外部高速振荡器，频率可在4-25M间选择，可以驱动PLL（此时频率在5-25M）低频内部振荡器 (LFIOSC)适用于深度睡眠省电模式，它的频率是会改变的，范围在10KHz-90KHz之间，标准值30KHz休眠模块时钟源32.768KHz晶振，用于实时时钟源或睡眠时钟

时钟树

MOSC和PIOSC可以用来驱动PLL
PLL输出锁定在400MHz，它可以在经过二分频和SYSDIV分频（这个可以程序配置）后提供系统时钟。注意TM4C123G的最大主频为80MHz，因此配置时钟的时候，若使用的PLL，最小分频数只能是2.5分频。

时钟配置

使用函数 void SysCtlClockSet(uint32_t ui32Config); 进行系统时钟设置
这个函数参数是4个部分做按位与，包括时钟分频SYSDIV设置，系统时钟来源（直接用振荡器，还是用PLL倍频过的），时钟源选择（对应上面表2.4），外接晶体频率

1. 时钟分频SYSDIV设置
#define SYSCTL_SYSDIV_1 0x07800000 // Processor clock is osc/pll /1
#define SYSCTL_SYSDIV_2 0x00C00000 // Processor clock is osc/pll /2
...
#define SYSCTL_SYSDIV_62 0x9EC00000 // Processor clock is osc/pll /62
#define SYSCTL_SYSDIV_63 0x9F400000 // Processor clock is osc/pll /63
#define SYSCTL_SYSDIV_64 0x9FC00000 // Processor clock is osc/pll /64
#define SYSCTL_SYSDIV_2_5 0xC1000000 // Processor clock is pll / 2.5
#define SYSCTL_SYSDIV_3_5 0xC1800000 // Processor clock is pll / 3.5
#define SYSCTL_SYSDIV_4_5 0xC2000000 // Processor clock is pll / 4.5
...
#define SYSCTL_SYSDIV_61_5 0xDE800000 // Processor clock is pll / 61.5
#define SYSCTL_SYSDIV_62_5 0xDF000000 // Processor clock is pll / 62.5
#define SYSCTL_SYSDIV_63_5 0xDF800000 // Processor clock is pll / 63.

复制代码

2.系统时钟来源（直接用振荡器，还是用PLL倍频过的）
#define SYSCTL_USE_PLL 0x00000000 // System clock is the PLL clock
#define SYSCTL_USE_OSC 0x00003800 // System clock is the osc clock

复制代码

3.时钟源选择（对应上面表2.4）
#define SYSCTL_OSC_MAIN 0x00000000 // Osc source is main osc
#define SYSCTL_OSC_INT 0x00000010 // Osc source is int. osc
#define SYSCTL_OSC_INT4 0x00000020 // Osc source is int. osc /4
#define SYSCTL_OSC_INT30 0x00000030 // Osc source is int. 30 KHz
#define SYSCTL_OSC_EXT32 0x80000038 // Osc source is ext. 32 KHz

复制代码

4.外接晶体频率
#define SYSCTL_XTAL_1MHZ 0x00000000 // External crystal is 1MHz
#define SYSCTL_XTAL_1_84MHZ 0x00000040 // External crystal is 1.8432MHz
#define SYSCTL_XTAL_2MHZ 0x00000080 // External crystal is 2MHz
#define SYSCTL_XTAL_2_45MHZ 0x000000C0 // External crystal is 2.4576MHz
#define SYSCTL_XTAL_3_57MHZ 0x00000100 // External crystal is 3.579545MHz
...
#define SYSCTL_XTAL_24MHZ 0x00000640 // External crystal is 24.0 MHz
#define SYSCTL_XTAL_25MHZ 0x00000680 // External crystal is 25.0 MHz

复制代码

配置示例

/* MOSC频率16M，SYSDIV5分频，系统时钟源自PLL锁相环倍频，时钟源使用MOSC */
/* 系统时钟频率400M/2/5=40M */
SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_5|SYSCTL_XTAL_16MHZ|SYSCTL_USE_PLL|SYSCTL_OSC_MAIN);
/* MOSC频率16M，SYSDIV2.5分频，系统时钟源自PLL锁相环倍频，时钟源使用MOSC */
/* 系统时钟频率400M/2/2.5=80M , 注意这是上限了*/
SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_2_5 | SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_OSC_MAIN | SYSCTL_XTAL_16MHZ);
/* MOSC频率16M，SYSDIV不分频，系统时钟来自时钟源，时钟源使用MOSC */
/* 系统时钟频率16M/1=16M */
SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_1 | SYSCTL_USE_OSC | SYSCTL_OSC_MAIN | SYSCTL_XTAL_16MHZ);

复制代码

延时函数

TM4C库提供了一个延时函数，它利用汇编，提供了跨越工具链时恒定的延迟。延时3*ui32Count个时钟周期

__asm void SysCtlDelay(uint32_t ui32Count);

复制代码

但若系统时钟频率不同，一个时钟周期的长度也不同，一旦改了系统时钟频率，延时就会变化，需要改进
利用以下函数获取系统时钟频率（单位Hz）

uint32_t SysCtlClockGet(void);

复制代码

假设系统时钟频率为nHz，即(n/1000)KHz，设cnt=(n/1000)，每秒有1000cnt个周期，每个cnt长1ms。
SysCtlDelay(Count)可以延时3Count个周期，令Count=cnt/3，即可延时1个cnt长（即1ms）

1. //延时n毫秒，不用考虑时钟频率
2. #define delay_ms(n); SysCtlDelay(n*(SysCtlClockGet()/3000));
复制代码

不管用哪个时钟源，只要工作频率高于40MHz，就会导致实际延时时间大于设置值。原因好像是芯片内部Flash的读取频率最大只能达到40M，
当工作频率大于40MHz时，通过预取两个字的指令来达到80M的运行主频。但是，当遇到SysCtlDelay函数这种短跳转时这个特性并不能很好的工作，每次都需要读取指令，所以时间就延长了
也就是说如果主频大于40M，SysCtlDelay(n*(SysCtlClockGet()/3000))这个方法也不是很准，可以考虑用ROM_SysCtlDelasy()
GPIO

RGB_LED

控制LED是一个三极管开关电路，单片机PF1/PF2/PF3连接到LED_R/LED_B/LED_G，GPIO输出高电平即可点亮二极管
相关库函数

1.使能外设时钟

（1）void SysCtlPeripheralEnable(uint32_t ui32Peripheral)

复制代码

功能：使能外设时钟
参数：uint32_t ui32Peripheral 要使能的外设
说明：从写外设使能操作完成到实际上的外设使能间有5个时钟周期的延迟，这期间内访问外设将导致一个总线错误。应注意确保在这段时间内不访问该外设。
2.引脚配置为输出模式

（2）void GPIOPinTypeGPIOOutput(uint32_t ui32Port, uint8_t ui8Pins)

复制代码

功能：引脚配置为输出模式
参数：
ui32Port GPIO口的基地址
ui8Pins bit-packed格式表示的引脚
说明：要使GPIO引脚做为GPIO输出，必须正确地配置引脚。本函数提供这些引脚的典型配置。引脚使用bit-packed 字节格式表示，每一位表示一个要访问的引脚，位0表示引脚0，位1表示引脚1，以此类推。
底层：

void GPIOPadConfigSet(uint32_t ui32Port, uint8_t ui8Pins,uint32_t ui32Strength, uint32_t ui32PinType);//设置输出类型和强度
void GPIODirModeSet(ui32Port, ui8Pins, GPIO_DIR_MODE_OUT);//设置方向（输入or输出）

复制代码

3.写值到指定引脚

void GPIOPinWrite(uint32_t ui32Port, uint8_t ui8Pins, uint8_t ui8Val);

复制代码

功能：写值到指定引脚.
参数：
ui32Port GPIO口的基地制作.
ui8Pins bit-packed 格式表示的引脚
ui8Val 将要写入引脚的值.
说明：写相应位的数值到ui8Pins参数指定的引脚，写数值时不影响配置为输入的引脚状态。引脚用 bit-packed 字节格式表示, 每一个位代表一个引脚，位0表示GPIO口的引脚0，位1表示GPIO口的引脚1，以此类推。
4.不受频率影响的延时函数

SysCtlDelay(100*(SysCtlClockGet()/3000));

复制代码

示例代码

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include "inc/hw_types.h" //通用类型和宏
#include "inc/hw_memmap.h" //外设和存储器的基地址
#include "driverlib/sysctl.h" //API函数中外设、状态等的标志
#include "driverlib/gpio.h"
int main(void)
{
uint8_t ui8LED = 2; //2 = 0010
//1 = 0001
//8 = 0100
//系统时钟分频器系数|选择外部晶振频率|使用PLL锁相环作为系统时钟源
SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_6|SYSCTL_XTAL_16MHZ|SYSCTL_USE_PLL|SYSCTL_OSC_MAIN);
//使能PF时钟
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);
//配置引脚为GPIO输出，底层是GPIOPadConfigSet和GPIODirModeSet
GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3);
while(1)
{
// Turn on the LED ：PF1(R),PF2(B),PF3(G)
GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3, ui8LED);
// Delay for a bit
SysCtlDelay(100*(SysCtlClockGet()/3000));
// Cycle through Red, Green and Blue LEDs
//写入2->4->8(0010->0100->1000)（R->B->G）
if (ui8LED == 8)
ui8LED = 2;
else
ui8LED = ui8LED*2;
}
}

复制代码

EXTI

相关库函数

1.设置指定引脚的中断触发类型.

void GPIOIntTypeSet(uint32_t ui32Port, uint8_t ui8Pins,uint32_t ui32IntType)

复制代码

功能：设置指定引脚的中断触发类型.
参数:
（1）ui32Port： GPIO口的基地址
（2）ui8Pins：多个bit-packed格式表示的引脚
（3）ui32IntType：中断触发类型(有以下类型)

#define GPIO_FALLING_EDGE 0x00000000 // Interrupt on falling edge
#define GPIO_RISING_EDGE 0x00000004 // Interrupt on rising edge
#define GPIO_BOTH_EDGES 0x00000001 // Interrupt on both edges
#define GPIO_LOW_LEVEL 0x00000002 // Interrupt on low level
#define GPIO_HIGH_LEVEL 0x00000006 // Interrupt on high level
//前5个都可和下面这个或运算一起作为ui32IntType参数，但不是所有引脚都支持离散中断，需要查手册
#define GPIO_DISCRETE_INT 0x00010000 // Interrupt for individual pins

复制代码

说明：为了避免毛刺引发的中断，用户必须确保GPIO口处于稳定状态时执行本函数
2.注册GPIO中断的中断处理程序

void GPIOIntRegister(uint32_t ui32Port, void (*pfnIntHandler)(void))

复制代码

功能：注册GPIO中断的中断处理程序
参数:
（1）ui32Port ：GPIO口的基地址
（2）pfnIntHandler：是GPIO中断服务程序入口地址指针。
说明：
（1）不管是什么外设触发的中断，都要先注册中断服务函数，告诉程序中断发生时去哪里，类似的函数有SysCtlIntRegister、ADCIntRegister等
（2）如果不利用这些中断注册函数，也可以在启动文件中修改中断向量表进行手动注册
（3）GPIOIntRegister只能以GPIO组为单位注册，不能精确到判断哪个引脚发生中断，因此要在中断服务函数中判断触发中断的引脚，以下为一个示例

//GPIOF中断服务函数
void io_interrupt(void)
{
//获取中断状态
uint32_t s = GPIOIntStatus(GPIO_PORTF_BASE, true);
//如果PF4触发中断
if((s&GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_4)
{...}
}

复制代码

3.使能指定引脚的中断.

void GPIOIntEnable(uint32_t ui32Port, uint32_t ui32IntFlags)
功能：使能指定引脚的中断.
参数:
（1）ui32Port ：GPIO口的基地址
（2）ui32IntFlags：被禁止的中断源中断屏蔽位(指示哪些引脚中断被开启，是以下参数的逻辑或)

#define GPIO_INT_PIN_0 0x00000001
#define GPIO_INT_PIN_1 0x00000002
#define GPIO_INT_PIN_2 0x00000004
#define GPIO_INT_PIN_3 0x00000008
#define GPIO_INT_PIN_4 0x00000010
#define GPIO_INT_PIN_5 0x00000020
#define GPIO_INT_PIN_6 0x00000040
#define GPIO_INT_PIN_7 0x00000080

复制代码

说明：这个函数是中断源级的中断使能控制
4.使能一个中断

void IntEnable(uint32_t ui32Interrupt)

复制代码

功能：使能一个中断
参数:
（1）ui32Interrupt 指定的被允许的中断.
说明：这个函数是中断控制器级的中断使能控制
5.使能处理器中断

bool IntMasterEnable(void)

复制代码

功能：使能处理器中断.
参数：无
说明：
（1）这是处理器级的中断使能控制，它决定处理器要不要处理中断控制器的请求
（2）以上三个函数，从低级到高级对应了中断处理通路的三道“开关”，如下图所示

6.读取指定GPIO口的中断状态

说明：这个函数是中断源级的中断使能控制
（4）void IntEnable(uint32_t ui32Interrupt)
功能：使能一个中断
参数:
（1）ui32Interrupt 指定的被允许的中断.
说明：这个函数是中断控制器级的中断使能控制
（5）bool IntMasterEnable(void)
功能：使能处理器中断.
参数：无
说明：
（1）这是处理器级的中断使能控制，它决定处理器要不要处理中断控制器的请求
（2）以上三个函数，从低级到高级对应了中断处理通路的三道“开关”，如下图所示
（3）void GPIOIntEnable(uint32_t ui32Port, uint32_t ui32IntFlags)
功能：使能指定引脚的中断.
参数:
（1）ui32Port ：GPIO口的基地址
（2）ui32IntFlags：被禁止的中断源中断屏蔽位(指示哪些引脚中断被开启，是以下参数的逻辑或)
#define GPIO_INT_PIN_0       0x00000001
#define GPIO_INT_PIN_1       0x00000002
#define GPIO_INT_PIN_2       0x00000004
#define GPIO_INT_PIN_3       0x00000008
#define GPIO_INT_PIN_4       0x00000010
#define GPIO_INT_PIN_5       0x00000020
#define GPIO_INT_PIN_6       0x00000040
#define GPIO_INT_PIN_7       0x00000080
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3
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5
6
7
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说明：这个函数是中断源级的中断使能控制
（4）void IntEnable(uint32_t ui32Interrupt)
功能：使能一个中断
参数:
（1）ui32Interrupt 指定的被允许的中断.
说明：这个函数是中断控制器级的中断使能控制
（5）bool IntMasterEnable(void)
功能：使能处理器中断.
参数：无
说明：
（1）这是处理器级的中断使能控制，它决定处理器要不要处理中断控制器的请求
（2）以上三个函数，从低级到高级对应了中断处理通路的三道“开关”，如下图所示

uint32_t GPIOIntStatus(uint32_t ui32Port, bool bMasked)

复制代码

功能：读取指定GPIO口的中断状态
参数：
（1）ui32Port： GPIO口的基地址.
（2）bMasked：指定返回屏蔽的中断状态还是原始的中断状态
说明：如果bMasked被设置为真，则函数返回被屏蔽的中断状态，否则返回原始的中断状态。解释一下所谓“被屏蔽的中断状态”。在GPIOIntEnable这个函数中，没有写在第二个参数ui32IntFlags中的引脚是被屏蔽的（即不处理它们的中断事件）。当bMasked为真时，返回GPIOMIS寄存器值，所有被屏蔽的位都是0，否则返回GPIORIS寄存器值，被屏蔽的位也可能是1（因为虽然不处理这些引脚的中断事件，但它们的输入也可能符合中断特征）
返回值：返回指定GPIO口当前的中断状态，返回值是当前有效的GPIO_INT_∗values的逻辑或.

7.清除指定中断源标志

void GPIOIntClear(uint32_t ui32Port, uint32_t ui32IntFlags)

复制代码

功能：清除指定中断源标志
参数:
（1）ui32Port ：GPIO口的基地址
（2）ui32IntFlags ：被清除的中断源中断屏蔽位
发生中断后，对应的中断标志位置1，进入中断服务函数，在服务函数中务必清除中断标志，否则程序将不停地进入中断服务函数
示例代码

[code]#include #include #include "inc/tm4c123gh6pm.h" //Register Definitions#include "inc/hw_memmap.h"#include "inc/hw_types.h"#include "driverlib/sysctl.h"#include "driverlib/interrupt.h"#include "driverlib/gpio.h"#include "driverlib/uart.h"#include "uartstdio.h"#include "driverlib/systick.h"#include "driverlib/pin_map.h"#define delay_ms(n); SysCtlDelay(n*(SysCtlClockGet()/3000));void ButtonsInit(void);void io_interrupt(void);int main(){ //使能时钟 SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_4|SYSCTL_USE_PLL|SYSCTL_XTAL_16MHZ|SYSCTL_OSC_MAIN); SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF); //配置PF1/PF3为输出,点亮绿灯（PF3） GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE,GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_1); GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_1,1

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