[TC3xx]英飞凌 Aurix2G TC3XX GTM 模块详解

英飞凌 Aurix2G TC3XX GTM 模块详解

本文主要介绍 Infineon Aurix2G TC3XX 系列芯片中 GTM 模块硬件原理、MCAL 相关配置和部分代码实现。

1 模块简介

GTM（Generic Timer Module，通用定时器）是德国博世公司开发的定时器内核架构，它包含一个模块框架，其中包含具有不同功能的子模块。这些子模块可以以可配置的方式组合起来，形成一个复杂的计时器模块，为不同的应用程序域和一个应用程序域中的不同类提供服务。由于这种可伸缩性和可配置性，计时器被称为通用计时器。
GTM 具有多个子模块，模块可单独工作，包括高精度定时功能、Pwm 波输出功能和 Icu 波形监控功能，也可进行组合实现各种复杂功能，如电机半桥死区输出功能、霍尔电机控制功能等。

GTM 模块具有独立的内核，支持对其进行编程调试，也可作为芯片外设，通过外设寄存器进行访问控制。Aurix2G 系列芯片中集成的版本为 GTM IP v3.1.5.1，支持作为外设使用，通过 SPB 总线控制，且与芯片内部其他模块如中 IR 中断路由模块、Adc 模块等进行了连接设计，可配合实现复杂外设功能，同时解放 CPU 负载。

本文结合代码和配置，主要介绍时钟控制模块 CMU、定时器输出模块 ATOM/TOM、定时器输入模块 TIM，同时还将介绍 Aurix2G 芯片中 GTM 与 Port、Adc等连接的查询方式。
 

2 功能介绍

作为定时器模块，时钟的频率计算至关重要。Aurix2G 中 Gtm 的时钟源有两个，取决与用户设置的时钟频率。其计算公式如下：

也就是说，当 GTMDIV==1 时，GTM 的输入时钟频率等于外设总线时钟的 2 倍，否则等于系统时钟除以分频系数 GTMDIV。比如 SPB 为 100MHz 时，配置 GTMDIV 为 1，则 GTM 模块时钟为 2*100MHz=200MHz；系统时钟为 300MH 时，配置 GTMDIV 为 3，则 GTM 模块时钟为 300/3=100MHz。GTM 手册推荐时钟频率不高于 100MHz，主要考虑因素为功耗。

2.1 GTM 总览

GTM 子模块包括 ARU、BRC、FIFO、AFD、F2A、CMU、CCM、TBU、TIM、TOM、ATOM、DTM、MCS、MCFG、MAP、DPLL、SPE、ICM、CMP、MON，其架构框图如下图所示：

如图所示，

• GTM 内部由多个簇（cluster）组成，有些模块如 ATOM、TOM、SPE 在多个簇里面存在，每个簇中功能相同，具体的数量取决于芯片型号；
• 而有些模块如 CMU、TBU 只在主簇（Cluster0）中存在。
• 每个簇有一个独立的输入时钟源，多个输入信号到 TIM 模块，多个输出经过 TOM/ATOM 然后从 DTM 输出；
• 输入/输出信号一般是通过 Port 与外部进行信号交互，也可与其他模块如 Adc、Iom 等模块进行交互。
• 每个簇及其中的模块都有相应的配置寄存器，可直接通过 Aurix2G 的外设总线进行设置。

下面我们主要介绍 CMU、TOM、ATOM、TIM 模块。

2.2 CMU（Clock Management Unit）

2.2.1 功能介绍

时钟管理单元(Clock Management Unit, CMU)负责生成计数器和 GTM 的时钟。CMU 由三个子单元组成，包括 CFGU 、FXU、EGU，为整个 GTM 模块生成不同的时钟源。CMU 的主时钟源是簇 0 时钟信号 cls0_clk，该信号由寄存器 GTM_CLS_CLK_CFG 中的位字段 CLS0_CLK_DIV 的值定义（默认为 2）。CMU 模块框图如图示。

CFGU（Configurable Clock Generation Unit，可配置时钟生成模块）

可根据用户需求进行较大范围的时钟配置（分频参数为 24 位宽），是 CMU 主要的时钟控制单元。其输入源为簇 0 的输入时钟 CLS0_CLK，可输出 8 路不同频率的时钟，供 TIM, ATOM, TBU 等模块使用，且连接丰富，例如同一 ATOM 模块内部多个通道可使用不同的 CMU_CLK。每路 CMU_CLK 与 GTM 总时钟源之间有 3 层分频，第一