嵌入式（四）定时器 | 定时器功能分类定时器工作模式寄存器全介绍

news2024/11/18 11:29:49

文章目录

1 定时器工作原理
2 定时器功能
3 定时器分类
- 3.1 定时器1
- 3.2 定时器2
- 3.3 定时器3和定时器4
- 3.4 睡眠定时器
- 3.5 看门狗定时器
4 定时器工作模式
- 4.1 自由运行模式
- 4.2 模模式
- 4.3 正计数/倒计数模式
5 定时器1寄存器
- 5.1 计数寄存器
- 5.2 计数控制寄存器
6 定时器的两种使用方式
- 6.1 查询方式
- 6.2 中断方式

1 定时器工作原理

打开定时器后，定时器“存储寄存器”的值经过一个机器周期自动加1（或减1），也就是说，机器周期是定时器的计数周期。通过控制定时器运行的计数周期的个数实现定时功能。

每当出现一个计数信号，计数器就自动加1（或自动减1）。当计数值从最大值变成0（或从0变成最大值）溢出时，定时器/计数器便向CPU提出中断请求，中断请求我们在上面一节已经讲过了嵌入式（三）中断解析 | 中断基本概念 CC2530中断系统中断编程全解析-CSDN博客。

计数信号的来源可选择

周期性的内部时钟信号（如定时功能）

非周期性的外界输入信号（如计数功能）

2 定时器功能

那么定时器在我们实际中有什么样的作用呢？

1.定时器功能

• 最本身直接的功能，比如我期望1s后灯熄灭，那么这个1s就得由定时器来完成

2计数器功能

• 对任意时间间隔的输入信号的个数进行计数，一般用来对外界事件进行计数。其输入信号一般来自单片机外部开关型传感器，可用于生产线产品计数、信号数量统计和转速测量等方面。

3 输入捕获功能

对规定时间间隔的输入信号的个数进行计数，当外界输入有效信号时，捕获计数器的计数值。该功能通常用来测量外界输入脉冲的脉宽或频率，需要在外界输入信号的上升沿和下降沿进行两次捕获，通过计算两次捕获的差值可计算出脉宽或周期等信息。

4 输出比较功能

当计数值与需要进行比较的值相同时，向CPU提出中断请求或改变I/O口输出控制信号。该功能一般用来控制LED灯亮度或电机转速。

如按键消抖什么的

而在CC2530中定时器不光只有一个，实际上有5个，分别各自的特点及其功能参考如下

3 定时器分类

四个通用+两个特殊

四个通用：定时器1,2,3,4

两个特殊：睡眠定时器+看门狗定时器

3.1 定时器1

定时器1是一个16位定时器，是功能最全的定时器/计数器。

支持输入捕获、输出比较、PWM输出（脉冲宽度调制，后面讲到）、触发DMA
5个独立的捕获/比较通道

3.2 定时器2

定时器2主要用于为IEEE 802.15.4 CSMA/CA算法提供定时，以及为IEEE 802.15.4 MAC层提供一般的计时功能，也称为 MAC定时器。用户一般不使用该定时器

3.3 定时器3和定时器4

定时器3和定时器4都是8位定时器，可用于PWM（脉冲宽度调制，后面讲到）控制。

3.4 睡眠定时器

24位正计数定时器，运行在32KHz的时钟频率，主要用于系统进入或退出低功耗睡眠模式之间的周期定时

3.5 看门狗定时器

用于看门狗功能（后面讲到）

15位计数器，频率由32KHz时钟源规定（不使用看门狗功能时，可作为通用的定时器）

实际上对于一个定时器而言，他可以有不同的工作模式

4 定时器工作模式

4.1 自由运行模式

在自由运行模式下，计数器从0x0000开始，在每个活动时钟边沿增加1，当计数器达到0xFFFF时溢出，计数器重新载入0x0000并开始新一轮的递增计数。

相当于默认定时器的计数为0xFFFF

4.2 模模式

在模模式下，计数器从0x0000开始，在每个活动时钟边沿增加1，当计数器达到T1CC0寄存器保存的值时溢出，计数器将复位到0x0000并开始新一轮递增计数

相当于可以人为设定计数为T1CC0寄存器

4.3 正计数/倒计数模式

在正计数/倒计数模式下，计数器反复从0x0000开始，正计数到T1CC0保存的最终计数值，然后倒计时返回0x0000，如下图所示

相当于模模式的两倍

总结：自由运行模式的溢出值为0xFFFF不可变的，而其他两种模式则可以通过对T1CC0赋值，精确控制定时器的溢出值

实际我们对定时器的设置都是通过寄存器来实现的，接下来我们重点介绍寄存器，其中重点介绍定时器1的各种寄存器

5 定时器1寄存器

5.1 计数寄存器

首先我们是怎么知道当前已经计数到哪里了呢？通过T1CNTH和T1CNTl两个寄存器

T1CNTH 定时器1的高位字节，在读T1CNTL时，计数器的高位字节缓冲到该寄存器

T1CNTL 定时器1的低位字节，向该寄存器写任何值，将导致计数器被清零

在程序中应先读取T1CNT寄存器获取当前计数的低位字节，高位会被缓存到T1CNTH中，然后读取T1CNTH寄存器获取当前计数的高位字节

5.2 计数控制寄存器

控制寄存器T1CTL主要进行定时器分频系数和工作模式的选择。工作模式我们刚刚讲过了，这里多出来一个概念，叫做分频系数

可以理解为把一次计数的时间延长多少倍，举一个例子

CC2530在上电后，默认使用内部频率为16MHz的RC振荡器，这时候计数器增加一次耗费的时间是 $\frac{1}{16MHZ}秒$ 假设我们设置为128分频

那么也就意味着计数器增加一次耗费的时间变为 $128*\frac{1}{16MHZ}秒$

倘若我们设置为自由模式，那么只有当计数到0xFFFF（转换为十进制位65535）的时候，才会产生中断

那么最后产生最终中断的时间为

$65535*128*\frac{1}{16MHZ}秒== 0.52428 秒$

综上

T1CTL 设置分频系数和工作模式，每一位的含义如下

在这里插入图片描述

IRCON

Timer1中断标志位T1IF位于IRCON寄存器中，查询模式下需要手工进行清除，中断模式下进入中断服务函数，将由硬件自动清零

T1STAT Timer1溢出中断及比较/捕获中断标志

在这里插入图片描述

这里的中断标志位T1IF，溢出中断标志位，捕获中断标志有什么区别？查询模式和中断模式区别？

输入捕获事件？输出比较事件？

T1CCxH T1CCxL

计时器1 实际上有不同的通道，这样我们就可以设置多个的计数值，进行不同功能的不同时间的计数了

比如我一个LED灯想2s后灭，而一个LED灯想要1s后灭，就可以通过设置不同的计时器通道实现

在这里插入图片描述

– T1CCTLn –

– TIMIF.OVFIM register bit resides in the TIMIF register

6 定时器的两种使用方式

6.1 查询方式

查询方式可以只定义分频系数（T1CTL）的值并且启动自由运行模式即可。利用溢出标志位IRCON状态

值进行判断即可

下面是一个通过查询方式实现LED3闪烁效果的代码

void InitT1() {
	T1CTL = 0x0d; //128分频,自动重装 0x0000-0xFFFF
	T1STAT= 0x21; //通道0,中断有效
}
void main(void) {
	uchar count=0;
	InitLed(); //调用初始化函数
	InitT1();
	while(1) {
		if(IRCON > 0) { //查询溢出标志
			IRCON=0;     //溢出后清0
		if(count++ >= 1) { //约1s (2 * 0.52s)周期性闪烁，示波器测约为1025MS
			count=0;
			LED3 = !LED3; //LED3闪烁
} } } }