嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用定時器

1、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用定時器第1頁，共26頁，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，共26頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三第3頁，共26頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三一、概 述1、S3C2410X定時器的主要特性5個16位定時器；2個8位預(yù)分頻器和2個4位分頻器；可編程PWM輸出占空比；具有初值自動重裝連續(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16位的定時器，定時器03具有PWM（脈寬調(diào)制）功能。定時器4是一個內(nèi)部定時器，沒有輸出引腳，供內(nèi)部使用。定時器0有死區(qū)產(chǎn)生器，通常用于大電流設(shè)備控制。有2個8

2、位預(yù)分頻器和2個4位分頻器。定時器0 和定時器1 分享同一個8 位的預(yù)分頻器和分頻器，定時器2、3、4 分享另一個預(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。定時器從分頻器接收自己的時鐘信號，時鐘分頻器從相應(yīng)的預(yù)分頻器接收時鐘信號。第4頁，共26頁，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）：就是只對一方波序列信號的占空比按照要求進(jìn)行調(diào)制，而不改變方波信號的其它參數(shù)，即不改變幅度和周期，因此脈寬調(diào)制信號的產(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：如果調(diào)制信號的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號接受者的分辨率，則接收者獲得

3、的是信號的平均效果，不能感知數(shù)字信號的0和1，其信號大小的平均值與信號的占空比有關(guān)，信號的占空比越大，平均信號越強(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），任何模擬信號都可以使用PWM 來實(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)模擬信號是一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。 第5頁，共26頁，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、定時器結(jié)構(gòu)（1）時鐘控制：系統(tǒng)為每個定時器設(shè)置有： 預(yù)分頻器、分頻器。（2）定時器組成（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，共26頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三定時器結(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五選一開關(guān)初值寄存器控制邏輯TOUT中斷第7頁，共26頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三2、工作原理（1）定時器工作過程裝入初值、啟動計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷請求，并且可以重裝初值連續(xù)計(jì)數(shù)。如下圖所示。第8頁，共26頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三（2）初值自動重裝、手動裝載和雙緩沖初值自動重裝功能： 5個定時器都具有此功能。當(dāng)計(jì)數(shù)器中值減到0后，若設(shè)置了自動重裝功能，則在下一計(jì)數(shù)周期開始前將初值裝入計(jì)

5、數(shù)器重新計(jì)數(shù)。初值手動裝載功能：在啟動計(jì)數(shù)前，必須使用手動裝載功能將初值裝入計(jì)數(shù)器，而初值自動重裝僅是一次計(jì)數(shù)結(jié)束后重新裝入初值。雙緩沖功能：如果定時器正在工作，此時寫入新的數(shù)據(jù)到TCNTBn、或者到TCMPBn，該寫入的數(shù)據(jù)不影響本次定時器的操作。當(dāng)定時器到達(dá)0后下一次運(yùn)行定時器時，新寫入的TCNTBn、或者TCMPBn才生效。 第9頁，共26頁，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，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，共26頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三第11頁，共26頁，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：是一小段時間間隔，在這個時間間隔內(nèi)，禁止兩個開關(guān)同時處于開啟狀態(tài)。死區(qū)是在功率設(shè)備控制中常采用的一種技術(shù)，防止兩個開關(guān)同時打開起反作用。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，共26頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三死區(qū)發(fā)生器開啟前后輸出波形對比第13頁，共26頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三（5）DMA請求模式S3C2410中定時器的DMA功能：系統(tǒng)中的5個定時器都有DMA請求功

7、能，但是在同一時刻只能設(shè)置一個使用DMA功能，通過設(shè)置其DMA模式位來實(shí)現(xiàn)。 DMA請求過程：定時器可以在任意時間產(chǎn)生DMA請求，并且保持DMA請求信號（nDMA_REQ）為低直到定時器收到ACK信號。當(dāng)定時器收到ACK信號時，它使請求信號變得無效。DMA請求與中斷的關(guān)系：如果一個定時器被配置為DMA模式，該定時器不會產(chǎn)生中斷請求了。其他的定時器會正常的產(chǎn)生中斷。第14頁，共26頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三3、計(jì)數(shù)時鐘和輸出計(jì)算1）定時器輸入時鐘頻率f Tclk （即計(jì)數(shù)時鐘頻率） ：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輸出時鐘頻率 ：PWM輸出時鐘頻率= f Tclk TCNTBn3）PWM輸出信號占空比（即高電平持續(xù)時間所占信號周期的比例）：PWM輸出信號占空比 = TCMPBn TCNTBn第15頁，共26頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三定時器最大、最小輸出周期設(shè)PCLK的頻率為50MHz，經(jīng)過預(yù)分頻和分頻器后，送給定時器的可能計(jì)數(shù)時鐘頻率由表4-7-1給出。 第16頁，共26頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三表4-7-1 定時器最大、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，共26頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三三、定時器專用寄存器共有6種、17個寄存器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)0 x0000TCMPBn0 x510000 xxR/W比較寄存器(4個)0 x0000TCNTO

11、n0 x510000 xxR觀察寄存器(5個)0 x0000第18頁，共26頁，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的定時時間為單位死區(qū)寬度為：（N+1）timer0的定時時間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，共26頁，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timer0、1是選TCLK0，對timer4、3、2是選TCLK1）31 2423 201

13、91615121187 43 0保留（為0）DMA modeMUX4MUX3MUX2MUX1MUX0第20頁，共26頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)11分，星期三TL4TL0-計(jì)數(shù)初值自動重裝控制位 0：單次計(jì)數(shù)1：計(jì)數(shù)器值減到0時，自動重新裝入初值連續(xù)計(jì)數(shù)。TUP4TUP0-計(jì)數(shù)初值手動裝載控制位。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。說明：如果沒有執(zhí)行手動裝載初值，則計(jì)數(shù)器啟動時無初值。121110987543210TR2TL1TO1TUP1TR1保留DZETL0TO0TUP0TR03、TCON-定時器控制寄存器312322212019181716151

14、413保留TL4TUP4TR4TL3TO3TUP3TR3TL2TO2TUP2第21頁，共26頁，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：啟動對應(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-定時器控制寄存器（續(xù)）312322212019181716151413保留TL4TUP4TR4TL3TO3TUP3TR3TL2TO

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