深入解析：嵌入式硬件——基于IMX6ULL的GPT（通用定时器）实现

GPT（通用定时器）部分实现步骤

        GPT（General Purpose Timer）是 I.MX6ULL 芯片的通用定时器外设，核心用于实现高精度延时（us 级 /ms 级），其本质是 32 位向上计数器，支持多种时钟源和运行模式。

一、GPT 核心原理认知（实现基础）

在开始代码实现前，需明确 GPT 的核心特性与关键参数，确保配置符合需求：
计数模式：32 位向上计数（从 0x00000000 递增至 0xFFFFFFFF，溢出后回滚到 0）；
时钟源选择：支持ipg_clk（66MHz，默认使用）、ipg_clk_32k、ipg_clk_highfreq等，本次选择ipg_clk；
分频器：12 位可编程分频（0~4095 对应 1~4096 分频），需配置为66 分频（66MHz / 66 = 1MHz），使计数器每计数 1 次对应 1us，简化延时计算；
运行模式：选择free-run 模式（计数器溢出后从 0 重新计数，不依赖比较寄存器复位，适合持续延时）；
关键寄存器：
GPTx_CR：控制寄存器（复位、时钟源、运行模式、使能）；
GPTx_PR：分频寄存器（设置分频值）；
GPTx_CNT：计数寄存器（读取当前计数值，用于延时判断）。

二、GPT 初始化配置（核心步骤）

初始化的目标是将 GPT 配置为 1MHz 计数频率的自由运行模式，具体步骤如下：

步骤 1：关闭 GPT 并复位
目的：确保初始化前 GPT 处于默认状态，避免残留配置影响；
寄存器操作：
清零GPT1->CR（控制寄存器），关闭 GPT 并清除所有配置；
置位GPT1->CR的SWR位（bit15），触发软件复位；
等待复位完成：循环判断GPT1->CR的SWR位是否清零（复位完成后硬件自动清 0）。

代码示例：

GPT1->CR = 0;                  // 关闭GPT，清除所有配置
GPT1->CR |= (1 << 15);         // 置位SWR，触发软件复位
while((GPT1->CR & (1 << 15)) != 0);  // 等待复位完成（SWR位自动清0）

步骤 2：配置运行模式与时钟源
目的：选择free-run模式和ipg_clk时钟源，确保计数器持续自由计数；
寄存器操作：
置位GPT1->CR的FRR位（bit9）：选择 free-run 模式（计数器溢出后从 0 重新计数）；
置位GPT1->CR的CLKSRC位（bit6）：选择ipg_clk为时钟源（CLKSRC=0b001，对应 66MHz）。

代码示例：

GPT1->CR |= ((1 << 9) | (1 << 6));  // FRR=1（free-run），CLKSRC=1（ipg_clk）

步骤 3：配置分频器（实现 1MHz 计数频率）
目的：将 66MHz 的ipg_clk分频为 1MHz，使计数器每计数 1 次对应 1us，简化延时计算；
寄存器操作：
GPT1->PR（分频寄存器）：12 位分频值，配置为65（对应 66 分频，66MHz / 66 = 1MHz）；
分频值计算：分频值 = 目标分频系数 - 1（如 66 分频需设置为 65）。

代码示例：

GPT1->PR = 65;  // 66分频，66MHz / 66 = 1MHz（1us/计数）

步骤 4：使能 GPT
目的：启动 GPT 计数器，开始向上计数；
寄存器操作：置位GPT1->CR的EN位（bit0），使能 GPT。

代码示例：

GPT1->CR |= (1 << 0);  // 使能GPT，计数器开始工作

初始化函数完整封装
将上述步骤封装为init_gpt1函数，供主程序调用：

#include "gpt.h"
#include "MCIMX6Y2.h"
void init_gpt1(void)
{
    // 步骤1：关闭GPT并软件复位
    GPT1->CR = 0;
    GPT1->CR |= (1 << 15);                // 触发复位
    while((GPT1->CR & (1 << 15)) != 0);    // 等待复位完成
    // 步骤2：配置运行模式（free-run）和时钟源（ipg_clk）
    GPT1->CR |= ((1 << 9) | (1 << 6));
    // 步骤3：配置分频器（66分频，1MHz计数频率）
    GPT1->PR = 65;
    // 步骤4：使能GPT
    GPT1->CR |= (1 << 0);
}

三、基于 GPT 的高精度延时函数实现

GPT 初始化完成后，计数器以 1MHz 频率计数（1us / 次），可通过读取GPT1->CNT（当前计数值）实现 us 级和 ms 级延时（对应代码：delay.c的delayus和delayms函数）。

us 级延时（delayus）
核心逻辑：
记录延时开始时的初始计数值（old_counter）；
循环读取当前计数值（new_counter），计算计数差值（需处理计数器溢出：new_counter < old_counter时，差值为0xFFFFFFFF - old_counter + new_counter）；
累加计数差值，当累加值≥目标延时 us 数时，退出循环。

代码实现：

#include "delay.h"
#include "MCIMX6Y2.h"
void delayus(unsigned int n)  // n：目标延时微秒数
{
    unsigned int counter = 0;        // 累加的总计数（对应总延时us）
    unsigned int old_counter, new_counter;
    old_counter = GPT1->CNT;        // 记录初始计数值
    while (1)
    {
        new_counter = GPT1->CNT;    // 读取当前计数值
        if (new_counter != old_counter)  // 计数值变化时计算差值
        {
            if (new_counter > old_counter)
            {
                // 无溢出：差值 = 新值 - 旧值
                counter += new_counter - old_counter;
            }
            else
            {
                // 有溢出：差值 = 0xFFFFFFFF - 旧值 + 新值
                counter += 0xFFFFFFFF - old_counter + new_counter;
            }
            // 累加计数≥目标延时，退出
            if (counter >= n)
            {
                break;
            }
            old_counter = new_counter;  // 更新旧值，准备下一次计算
        }
    }
}

ms 级延时（delayms）
核心逻辑：
基于delayus实现，1ms = 1000us，循环调用delayus(1000)即可。

代码实现：

void delayms(unsigned int n)  // n：目标延时毫秒数
{
    while (n--)
    {
        delayus(1000);  // 每次延时1000us（1ms）
    }
}

四、GPT 的使用与验证

在主程序中，需先初始化 GPT，再调用延时函数，确保延时精度。

典型使用流程
初始化系统时钟（init_clock）：确保ipg_clk为 66MHz（GPT 时钟源依赖）；
初始化 GPT（init_gpt1）：完成上述配置；
调用延时函数（delayus/delayms）实现高精度延时。

代码示例（参考main.c）：

#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "MCIMX6Y2.h"
#include "key.h"
#include "interrupt.h"
#include "clock.h"
#include "epit.h"
#include "gpt.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{
    init_clock();        // 初始化系统时钟（确保ipg_clk=66MHz）
    system_interrupt_init();  // 中断初始化（非GPT必需，按需添加）
    init_beep();         // 蜂鸣器初始化
    init_led();          // LED初始化
    init_gpt1();         // GPT初始化（关键：启动1MHz计数器）
    while(1)
    {
        led_nor();       // LED状态翻转
        beep_nor();      // 蜂鸣器状态翻转
        delayms(1000);   // GPT实现1000ms（1秒）延时
    }
    return 0;
}

五、关键注意事项

时钟源依赖：GPT 的ipg_clk来自系统时钟，需先通过init_clock配置系统时钟（确保ipg_clk=66MHz），否则分频后频率异常，导致延时不准；
溢出处理：delayus必须处理计数器溢出（new_counter < old_counter），否则当GPT1->CNT从 0xFFFFFFFF 回滚到 0 时，会导致延时计算错误；
分频值计算：若需调整计数频率，需重新计算GPT1->PR（如需 2MHz 频率，分频值 = 66/2 -1=32），但需确保分频后频率与延时函数的时间换算匹配（如 2MHz 对应 0.5us / 计数，需修改delayus的计数累加逻辑）。