git.rot13.org Git - simavr/blob - simavr/sim/avr_timer.c

   1 /*
   2         avr_timer.c
   3
   4         Handles the 8 bits and 16 bits AVR timer.
   5         Handles
   6         + CDC
   7         + Fast PWM
   8
   9         Copyright 2008, 2009 Michel Pollet <buserror@gmail.com>
  10
  11         This file is part of simavr.
  12
  13         simavr is free software: you can redistribute it and/or modify
  14         it under the terms of the GNU General Public License as published by
  15         the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  16         (at your option) any later version.
  17
  18         simavr is distributed in the hope that it will be useful,
  19         but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20         MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  21         GNU General Public License for more details.
  22
  23         You should have received a copy of the GNU General Public License
  24         along with simavr.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  25  */
  26
  27 #include <stdio.h>
  28 #include "avr_timer.h"
  29
  30
  31 /*
  32  * The timers are /always/ 16 bits here, if the higher byte register
  33  * is specified it's just added.
  34  */
  35 static uint16_t _timer_get_ocra(avr_timer_t * p)
  36 {
  37         return p->io.avr->data[p->r_ocra] |
  38                                 (p->r_ocrah ? (p->io.avr->data[p->r_ocrah] << 8) : 0);
  39 }
  40 static uint16_t _timer_get_ocrb(avr_timer_t * p)
  41 {
  42         return p->io.avr->data[p->r_ocrb] |
  43                                 (p->r_ocrbh ? (p->io.avr->data[p->r_ocrbh] << 8) : 0);
  44 }
  45 static uint16_t _timer_get_tcnt(avr_timer_t * p)
  46 {
  47         return p->io.avr->data[p->r_tcnt] |
  48                                 (p->r_tcnth ? (p->io.avr->data[p->r_tcnth] << 8) : 0);
  49 }
  50
  51 static avr_cycle_count_t avr_timer_compa(struct avr_t * avr, avr_cycle_count_t when, void * param)
  52 {
  53         avr_timer_t * p = (avr_timer_t *)param;
  54         avr_raise_interrupt(avr, &p->compa);
  55         return p->tov_cycles ? 0 : p->compa_cycles ? when + p->compa_cycles : 0;
  56 }
  57
  58 static avr_cycle_count_t avr_timer_compb(struct avr_t * avr, avr_cycle_count_t when, void * param)
  59 {
  60         avr_timer_t * p = (avr_timer_t *)param;
  61         avr_raise_interrupt(avr, &p->compb);
  62         return p->tov_cycles ? 0 : p->compb_cycles ? when + p->compb_cycles : 0;
  63 }
  64
  65 static avr_cycle_count_t avr_timer_tov(struct avr_t * avr, avr_cycle_count_t when, void * param)
  66 {
  67         avr_timer_t * p = (avr_timer_t *)param;
  68         int start = p->tov_base == 0;
  69
  70         if (!start)
  71                 avr_raise_interrupt(avr, &p->overflow);
  72         p->tov_base = when;
  73
  74         if (p->compa_cycles) {
  75                 if (p->compa_cycles < p->tov_cycles)
  76                         avr_cycle_timer_register(avr,
  77                                 p->compa_cycles - (avr->cycle - p->tov_base),
  78                                 avr_timer_compa, p);
  79                 else if (p->tov_cycles == p->compa_cycles && !start)
  80                         avr_timer_compa(avr, when, param);
  81         }
  82
  83         if (p->compb_cycles) {
  84                 if (p->compb_cycles < p->tov_cycles)
  85                         avr_cycle_timer_register(avr,
  86                                 p->compb_cycles - (avr->cycle - p->tov_base),
  87                                 avr_timer_compb, p);
  88                 else if (p->tov_cycles == p->compb_cycles && !start)
  89                         avr_timer_compb(avr, when, param);
  90         }
  91
  92         return when + p->tov_cycles;
  93 }
  94
  95
  96 static uint8_t avr_timer_tcnt_read(struct avr_t * avr, avr_io_addr_t addr, void * param)
  97 {
  98         avr_timer_t * p = (avr_timer_t *)param;
  99         // made to trigger potential watchpoints
 100
 101         uint64_t when = avr->cycle - p->tov_base;
 102
 103         uint16_t tcnt = (when * p->tov_top) / p->tov_cycles;
 104 //      printf("%s-%c when = %d tcnt = %d/%d\n", __FUNCTION__, p->name, (uint32_t)when, tcnt, p->tov_top);
 105
 106         avr->data[p->r_tcnt] = tcnt;
 107         if (p->r_tcnth)
 108                 avr->data[p->r_tcnth] = tcnt >> 8;
 109
 110         return avr_core_watch_read(avr, addr);
 111 }
 112
 113 static void avr_timer_tcnt_write(struct avr_t * avr, avr_io_addr_t addr, uint8_t v, void * param)
 114 {
 115         avr_timer_t * p = (avr_timer_t *)param;
 116         avr_core_watch_write(avr, addr, v);
 117         uint16_t tcnt = _timer_get_tcnt(p);
 118
 119         if (!p->tov_top)
 120                 return;
 121
 122         if (tcnt >= p->tov_top)
 123                 tcnt = 0;
 124
 125         // this involves some magicking
 126         // cancel the current timers, recalculate the "base" we should be at, reset the
 127         // timer base as it should, and re-shedule the timers using that base.
 128
 129         avr_cycle_timer_cancel(avr, avr_timer_tov, p);
 130         avr_cycle_timer_cancel(avr, avr_timer_compa, p);
 131         avr_cycle_timer_cancel(avr, avr_timer_compb, p);
 132
 133         uint64_t cycles = (tcnt * p->tov_cycles) / p->tov_top;
 134
 135 //      printf("%s-%c %d/%d -- cycles %d/%d\n", __FUNCTION__, p->name, tcnt, p->tov_top, (uint32_t)cycles, (uint32_t)p->tov_cycles);
 136
 137         // this reset the timers bases to the new base
 138         p->tov_base = 0;
 139         avr_cycle_timer_register(avr, p->tov_cycles - cycles, avr_timer_tov, p);
 140         avr_timer_tov(avr, avr->cycle - cycles, p);
 141
 142 //      tcnt = ((avr->cycle - p->tov_base) * p->tov_top) / p->tov_cycles;
 143 //      printf("%s-%c new tnt derive to %d\n", __FUNCTION__, p->name, tcnt);
 144 }
 145
 146 static void avr_timer_configure(avr_timer_t * p, uint32_t clock, uint32_t top)
 147 {
 148         uint32_t ocra = _timer_get_ocra(p);
 149         uint32_t ocrb = _timer_get_ocrb(p);
 150         float fa = clock / (float)(ocra+1), fb = clock / (float)(ocrb+1);
 151         float t = clock / (float)(top+1);
 152         float frequency = p->io.avr->frequency;
 153
 154         p->compa_cycles = p->compb_cycles = p->tov_cycles = 0;
 155         p->tov_top = top;
 156
 157         printf("%s-%c clock %d top %d a %d b %d\n", __FUNCTION__, p->name, clock, top, ocra, ocrb);
 158         p->tov_cycles = frequency / t; // avr_hz_to_cycles(frequency, t);
 159         printf("%s-%c TOP %.2fHz = cycles = %d\n", __FUNCTION__, p->name, t, (int)p->tov_cycles);
 160
 161         if (ocra && ocra <= top) {
 162                 p->compa_cycles = frequency / fa; // avr_hz_to_cycles(p->io.avr, fa);
 163                 printf("%s-%c A %.2fHz = cycles = %d\n", __FUNCTION__, p->name, fa, (int)p->compa_cycles);
 164         }
 165         if (ocrb && ocrb <= top) {
 166                 p->compb_cycles = frequency / fb; // avr_hz_to_cycles(p->io.avr, fb);
 167                 printf("%s-%c B %.2fHz = cycles = %d\n", __FUNCTION__, p->name, fb, (int)p->compb_cycles);
 168         }
 169
 170         if (p->tov_cycles > 1) {
 171                 avr_cycle_timer_register(p->io.avr, p->tov_cycles, avr_timer_tov, p);
 172                 // calling it once, with when == 0 tells it to arm the A/B timers if needed
 173                 p->tov_base = 0;
 174                 avr_timer_tov(p->io.avr, p->io.avr->cycle, p);
 175         }
 176 }
 177
 178 static void avr_timer_reconfigure(avr_timer_t * p)
 179 {
 180         avr_t * avr = p->io.avr;
 181
 182         // cancel everything
 183         p->compa_cycles = 0;
 184         p->compb_cycles = 0;
 185         p->tov_cycles = 0;
 186
 187         avr_cycle_timer_cancel(avr, avr_timer_tov, p);
 188         avr_cycle_timer_cancel(avr, avr_timer_compa, p);
 189         avr_cycle_timer_cancel(avr, avr_timer_compb, p);
 190
 191         long clock = avr->frequency;
 192
 193         // only can exists on "asynchronous" 8 bits timers
 194         if (avr_regbit_get(avr, p->as2))
 195                 clock = 32768;
 196
 197         uint8_t cs = avr_regbit_get_array(avr, p->cs, ARRAY_SIZE(p->cs));
 198         if (cs == 0) {
 199                 printf("%s-%c clock turned off\n", __FUNCTION__, p->name);
 200                 return;
 201         }
 202
 203         uint8_t mode = avr_regbit_get_array(avr, p->wgm, ARRAY_SIZE(p->wgm));
 204         uint8_t cs_div = p->cs_div[cs];
 205         uint32_t f = clock >> cs_div;
 206
 207         //printf("%s-%c clock %d, div %d(/%d) = %d ; mode %d\n", __FUNCTION__, p->name, clock, cs, 1 << cs_div, f, mode);
 208         switch (p->wgm_op[mode].kind) {
 209                 case avr_timer_wgm_normal:
 210                         avr_timer_configure(p, f, (1 << p->wgm_op[mode].size) - 1);
 211                         break;
 212                 case avr_timer_wgm_ctc: {
 213                         avr_timer_configure(p, f, _timer_get_ocra(p));
 214                 }       break;
 215                 case avr_timer_wgm_fast_pwm: {
 216                         avr_raise_irq(p->io.irq + TIMER_IRQ_OUT_PWM0, _timer_get_ocra(p));
 217                         avr_raise_irq(p->io.irq + TIMER_IRQ_OUT_PWM1, _timer_get_ocra(p));
 218                 }       break;
 219                 default:
 220                         printf("%s-%c unsupported timer mode wgm=%d (%d)\n", __FUNCTION__, p->name, mode, p->wgm_op[mode].kind);
 221         }
 222 }
 223
 224 static void avr_timer_write(struct avr_t * avr, avr_io_addr_t addr, uint8_t v, void * param)
 225 {
 226         avr_timer_t * p = (avr_timer_t *)param;
 227         avr_core_watch_write(avr, addr, v);
 228         avr_timer_reconfigure(p);
 229 }
 230
 231 static void avr_timer_reset(avr_io_t * port)
 232 {
 233         avr_timer_t * p = (avr_timer_t *)port;
 234         avr_cycle_timer_cancel(p->io.avr, avr_timer_tov, p);
 235         avr_cycle_timer_cancel(p->io.avr, avr_timer_compa, p);
 236         avr_cycle_timer_cancel(p->io.avr, avr_timer_compb, p);
 237         p->compa_cycles = 0;
 238         p->compb_cycles = 0;
 239 }
 240
 241 static  avr_io_t        _io = {
 242         .kind = "timer",
 243         .reset = avr_timer_reset,
 244 };
 245
 246 void avr_timer_init(avr_t * avr, avr_timer_t * p)
 247 {
 248         p->io = _io;
 249         printf("%s timer%c created OCRA %02x OCRAH %02x\n", __FUNCTION__, p->name, p->r_ocra,  p->r_ocrah);
 250
 251         // allocate this module's IRQ
 252         p->io.irq_count = TIMER_IRQ_COUNT;
 253         p->io.irq = avr_alloc_irq(0, p->io.irq_count);
 254         p->io.irq_ioctl_get = AVR_IOCTL_TIMER_GETIRQ(p->name);
 255         p->io.irq[TIMER_IRQ_OUT_PWM0].flags |= IRQ_FLAG_FILTERED;
 256         p->io.irq[TIMER_IRQ_OUT_PWM1].flags |= IRQ_FLAG_FILTERED;
 257
 258         avr_register_io(avr, &p->io);
 259         avr_register_vector(avr, &p->compa);
 260         avr_register_vector(avr, &p->compb);
 261
 262         avr_register_io_write(avr, p->cs[0].reg, avr_timer_write, p);
 263
 264         /*
 265          * Even if the timer is 16 bits, we don't care to have watches on the
 266          * high bytes because the datasheet says that the low address is always
 267          * the trigger.
 268          */
 269         avr_register_io_write(avr, p->r_ocra, avr_timer_write, p);
 270         avr_register_io_write(avr, p->r_ocrb, avr_timer_write, p);
 271         avr_register_io_write(avr, p->r_tcnt, avr_timer_tcnt_write, p);
 272
 273         avr_register_io_read(avr, p->r_tcnt, avr_timer_tcnt_read, p);
 274 }