嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用定時(shí)器

1、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用定時(shí)器第1頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三主要內(nèi)容概述結(jié)構(gòu)寄存器應(yīng)用舉例第2頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三第3頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三一、概 述1、S3C2410X定時(shí)器的主要特性5個(gè)16位定時(shí)器；2個(gè)8位預(yù)分頻器和2個(gè)4位分頻器；可編程PWM輸出占空比；具有初值自動(dòng)重裝連續(xù)輸出模式和單脈沖輸出模式；具有死區(qū)生成器。S3C2410有5個(gè)16位的定時(shí)器，定時(shí)器03具有PWM（脈寬調(diào)制）功能。定時(shí)器4是一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器，沒(méi)有輸出引腳，供內(nèi)部使用。定時(shí)器0有死區(qū)產(chǎn)生器，通常用于大電流設(shè)備控制。有2個(gè)8

2、位預(yù)分頻器和2個(gè)4位分頻器。定時(shí)器0 和定時(shí)器1 分享同一個(gè)8 位的預(yù)分頻器和分頻器，定時(shí)器2、3、4 分享另一個(gè)預(yù)分頻器和分頻器，分頻器有1/2、1/4、1/8、1/16這4種分頻值。定時(shí)器從分頻器接收自己的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘分頻器從相應(yīng)的預(yù)分頻器接收時(shí)鐘信號(hào)。第4頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三2、 PWM（脈寬調(diào)制）概念 PWM（脈寬調(diào)制）：就是只對(duì)一方波序列信號(hào)的占空比按照要求進(jìn)行調(diào)制，而不改變方波信號(hào)的其它參數(shù)，即不改變幅度和周期，因此脈寬調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生和傳輸，都是數(shù)字式的。用脈寬調(diào)制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)：如果調(diào)制信號(hào)的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)接受者的分辨率，則接收者獲得

3、的是信號(hào)的平均效果，不能感知數(shù)字信號(hào)的0和1，其信號(hào)大小的平均值與信號(hào)的占空比有關(guān)，信號(hào)的占空比越大，平均信號(hào)越強(qiáng)，其平均值與占空比成正比。只要帶寬足夠（頻率足夠高或周期足夠短），任何模擬信號(hào)都可以使用PWM 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 PWM技術(shù)的應(yīng)用：借助于微處理器，使用脈寬調(diào)制方法實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)是一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。 第5頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三二、結(jié)構(gòu)與工作原理1、定時(shí)器結(jié)構(gòu)（1）時(shí)鐘控制：系統(tǒng)為每個(gè)定時(shí)器設(shè)置有： 預(yù)分頻器、分頻器。（2）定時(shí)器組成（5部分）：減法計(jì)數(shù)器、初值寄存器、比較寄存器、觀察寄存器、控制邏輯等部分

4、構(gòu)成。第6頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三定時(shí)器結(jié)構(gòu)圖預(yù)分頻器8位分頻器1/21/41/81/16TCLK0/1計(jì)數(shù)器觀察寄存器比較寄存器PCLK五選一開(kāi)關(guān)初值寄存器控制邏輯TOUT中斷第7頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三2、工作原理（1）定時(shí)器工作過(guò)程裝入初值、啟動(dòng)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，并且可以重裝初值連續(xù)計(jì)數(shù)。如下圖所示。第8頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三（2）初值自動(dòng)重裝、手動(dòng)裝載和雙緩沖初值自動(dòng)重裝功能： 5個(gè)定時(shí)器都具有此功能。當(dāng)計(jì)數(shù)器中值減到0后，若設(shè)置了自動(dòng)重裝功能，則在下一計(jì)數(shù)周期開(kāi)始前將初值裝入計(jì)

5、數(shù)器重新計(jì)數(shù)。初值手動(dòng)裝載功能：在啟動(dòng)計(jì)數(shù)前，必須使用手動(dòng)裝載功能將初值裝入計(jì)數(shù)器，而初值自動(dòng)重裝僅是一次計(jì)數(shù)結(jié)束后重新裝入初值。雙緩沖功能：如果定時(shí)器正在工作，此時(shí)寫入新的數(shù)據(jù)到TCNTBn、或者到TCMPBn，該寫入的數(shù)據(jù)不影響本次定時(shí)器的操作。當(dāng)定時(shí)器到達(dá)0后下一次運(yùn)行定時(shí)器時(shí)，新寫入的TCNTBn、或者TCMPBn才生效。 第9頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三（3）PWM輸出寄存器TCMPB的作用：當(dāng)計(jì)數(shù)器TCNT中的值減到與TCMPB的值相同時(shí)，TOUT的輸出值取反。改變TCMPB的值，便改變了輸出方波的占空比。TOUT的輸出可以設(shè)置為反相輸出，如下圖所示。第

6、10頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三第11頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三（4）死區(qū)產(chǎn)生器死區(qū)的概念：是一小段時(shí)間間隔，在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，禁止兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)處于開(kāi)啟狀態(tài)。死區(qū)是在功率設(shè)備控制中常采用的一種技術(shù)，防止兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)打開(kāi)起反作用。S3C2410的timer0具有死區(qū)發(fā)生器功能，可用于控制大功率設(shè)備。第12頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三死區(qū)發(fā)生器開(kāi)啟前后輸出波形對(duì)比第13頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三（5）DMA請(qǐng)求模式S3C2410中定時(shí)器的DMA功能：系統(tǒng)中的5個(gè)定時(shí)器都有DMA請(qǐng)求功

7、能，但是在同一時(shí)刻只能設(shè)置一個(gè)使用DMA功能，通過(guò)設(shè)置其DMA模式位來(lái)實(shí)現(xiàn)。 DMA請(qǐng)求過(guò)程：定時(shí)器可以在任意時(shí)間產(chǎn)生DMA請(qǐng)求，并且保持DMA請(qǐng)求信號(hào)（nDMA_REQ）為低直到定時(shí)器收到ACK信號(hào)。當(dāng)定時(shí)器收到ACK信號(hào)時(shí)，它使請(qǐng)求信號(hào)變得無(wú)效。DMA請(qǐng)求與中斷的關(guān)系：如果一個(gè)定時(shí)器被配置為DMA模式，該定時(shí)器不會(huì)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求了。其他的定時(shí)器會(huì)正常的產(chǎn)生中斷。第14頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三3、計(jì)數(shù)時(shí)鐘和輸出計(jì)算1）定時(shí)器輸入時(shí)鐘頻率f Tclk （即計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率） ：f Tclk=f pclk(Prescaler+1) 分頻值式中：Prescaler，預(yù)分頻

8、值，0-255；分頻值為1/2、1/4、1/8、1/16。 2）PWM輸出時(shí)鐘頻率 ：PWM輸出時(shí)鐘頻率= f Tclk TCNTBn3）PWM輸出信號(hào)占空比（即高電平持續(xù)時(shí)間所占信號(hào)周期的比例）：PWM輸出信號(hào)占空比 = TCMPBn TCNTBn第15頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三定時(shí)器最大、最小輸出周期設(shè)PCLK的頻率為50MHz，經(jīng)過(guò)預(yù)分頻和分頻器后，送給定時(shí)器的可能計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率由表4-7-1給出。 第16頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三表4-7-1 定時(shí)器最大、最小輸出周期分頻值最小輸出周期(預(yù)分頻器=0、TCNTBn=1)最大輸出周

9、期(預(yù)分頻器=255、TCNTBn=65535)最小輸出周期(預(yù)分頻器=0、TCNTBn=65535)最小輸出周期(預(yù)分頻器=0、TCNTBn=255)1/225.00MHz(0.04s)0.6710s381Hz976561/412.50MHz(0.08s)1.3421s191Hz488281/86.250MHz(0.16s)2.6843s95Hz244141/163.125MHz(0.32s)5.3686s48Hz12207第17頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三三、定時(shí)器專用寄存器共有6種、17個(gè)寄存器TCNTBn-Timern計(jì)數(shù)初值寄存器（計(jì)數(shù)緩沖寄存器），16位

10、TCMPBn-Timern比較寄存器（比較緩沖寄存器），16位TCNTOn-Timern計(jì)數(shù)讀出寄存器，16位Register Address R/W Description Reset Value TCFG00 x51000000 R/W 配置寄存器 00 x00000000 TCFG10 x51000004 R/W 配置寄存器 10 x00000000 TCON 0 x51000008 R/W 控制寄存器0 x00000000TCNTBn0 x510000 xx R/W 計(jì)數(shù)初值寄存器(5個(gè))0 x0000TCMPBn0 x510000 xxR/W比較寄存器(4個(gè))0 x0000TCNTO

11、n0 x510000 xxR觀察寄存器(5個(gè))0 x0000第18頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三Dead zone length-死區(qū)寬度設(shè)置位其值N為： 0255，以timer0的定時(shí)時(shí)間為單位死區(qū)寬度為：（N+1）timer0的定時(shí)時(shí)間Prescaler1-timer2、3、4的預(yù)分頻值其值N為： 0255輸出頻率為：PCLK （N+1）Prescaler0- timer0、1的預(yù)分頻值其值N為： 0255輸出頻率為：PCLK （N+1）1、TCFG0-預(yù)分頻器配置寄存器3124231615870保留（為0）Dead zone lengthPrescaler1Pr

12、escaler0第19頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三2、TCFG1-DMA模式與分頻選擇寄存器DMA mode-DMA通道選擇設(shè)置位0000：不使用DMA方式，所有通道都用中斷方式0001：選擇timer00010：選擇timer10011：選擇timer20100：選擇timer30101：選擇timer4011X：保留MUX4 MUX0-timer4timer0分頻值選擇0000：1/20001：1/40010：1/8 0011：1/1601XX：選擇外部TCLK0、1（對(duì)timer0、1是選TCLK0，對(duì)timer4、3、2是選TCLK1）31 2423 201

13、91615121187 43 0保留（為0）DMA modeMUX4MUX3MUX2MUX1MUX0第20頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三TL4TL0-計(jì)數(shù)初值自動(dòng)重裝控制位 0：?jiǎn)未斡?jì)數(shù)1：計(jì)數(shù)器值減到0時(shí)，自動(dòng)重新裝入初值連續(xù)計(jì)數(shù)。TUP4TUP0-計(jì)數(shù)初值手動(dòng)裝載控制位。0：不操作1：立即將TCNTBn中的計(jì)數(shù)初值裝載到計(jì)數(shù)寄存器TCNTn中。說(shuō)明：如果沒(méi)有執(zhí)行手動(dòng)裝載初值，則計(jì)數(shù)器啟動(dòng)時(shí)無(wú)初值。121110987543210TR2TL1TO1TUP1TR1保留DZETL0TO0TUP0TR03、TCON-定時(shí)器控制寄存器312322212019181716151

14、413保留TL4TUP4TR4TL3TO3TUP3TR3TL2TO2TUP2第21頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三TR4TR0-TIMER4TIMER0運(yùn)行控制位0：停止1：?jiǎn)?dòng)對(duì)應(yīng)的TIMERTO3TO0- TIMER4TIMER0輸出控制位0：正相輸出1：反相輸出DZE-TIMER0死區(qū)操作控制位0：禁止死區(qū)操作1：使能死區(qū)操作121110987543210TR2TL1TO1TUP1TR1保留DZETL0TO0TUP0TR03、TCON-定時(shí)器控制寄存器（續(xù)）312322212019181716151413保留TL4TUP4TR4TL3TO3TUP3TR3TL2TO

15、2TUP2第22頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三四、定時(shí)器的使用1、定時(shí)器初始化方法（1）寫TCFG0，設(shè)置計(jì)數(shù)時(shí)鐘的預(yù)分頻值和Timer0死區(qū)寬度；（2）寫TCFG1，選擇各個(gè)定時(shí)器的分頻值和DMA、中斷服務(wù)；（3）對(duì)TCNTBn和TCMPBn分別寫入計(jì)數(shù)初值和比較初值；（4）寫TCON，設(shè)置計(jì)數(shù)初值自動(dòng)重裝、手動(dòng)裝載初值、設(shè)置反相輸出；（5）再寫TCON，清除手動(dòng)裝載初值位、設(shè)置正相輸出、啟動(dòng)計(jì)數(shù)。2、定時(shí)器停止運(yùn)行方法寫TCON，禁止計(jì)數(shù)初值自動(dòng)重裝。（一般不使用運(yùn)行控制位停止運(yùn)行）第23頁(yè)，共26頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三3、定時(shí)器操作例子（1）按照前面初始化定時(shí)器；設(shè)置TCNTBn=160(50+110)，TCMPBn=110；手動(dòng)裝入初值后，又重設(shè)TCNTBn=80， TCMPBn=40；（2）啟動(dòng)定時(shí)器,按第一個(gè)初值計(jì)數(shù)；（3）與第一個(gè)比較值相同，輸出取反；（4）第一次計(jì)數(shù)結(jié)束，自動(dòng)重裝初值80、40；（5）在第一次中斷處理程序又重設(shè)TCMPBn=60；（8）在第