MC9S12XS128周期性中斷定時(shí)器模塊及其應(yīng)用實(shí)例課件

MC9S12XS單片機(jī)原理

及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)匯報(bào)人：某某某匯報(bào)時(shí)間：2023.X.X第10章

MC9S12XS128周期性中斷定時(shí)器模塊及其應(yīng)用實(shí)例PIT模塊概述PIT模塊結(jié)構(gòu)和工作原理PIT模塊寄存器及設(shè)置PIT模塊應(yīng)用實(shí)例智能車系統(tǒng)中PIT模塊的應(yīng)用 10.1PIT模塊概述周期性中斷定時(shí)器（PeriodicInterruptTimer，PIT）模塊是一組24位的定時(shí)器，由8位微定時(shí)器和16位定時(shí)器共同組成，該模塊一般用來觸發(fā)外圍模塊或者喚醒周期性中斷。PIT是一個(gè)模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器，首先給計(jì)數(shù)寄存器設(shè)定一個(gè)初值，每經(jīng)過一個(gè)總線時(shí)鐘，8位微定時(shí)計(jì)數(shù)器做1次減1操作，當(dāng)8位微定時(shí)計(jì)數(shù)器自減為0時(shí)，觸發(fā)被控端16位定時(shí)計(jì)數(shù)器做1次減1操作，以此類推，當(dāng)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器超時(shí)（即自減為0）時(shí)，觸發(fā)對應(yīng)中斷。確定的總線時(shí)鐘通過計(jì)數(shù)器自減可實(shí)現(xiàn)定時(shí)器功能。10.2PIT模塊結(jié)構(gòu)和工作原理 MC9S12XS128的PIT模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖10.1所示。 10.2.1PIT模塊結(jié)構(gòu)圖10.1PIT模塊結(jié)構(gòu)框圖10.2PIT模塊結(jié)構(gòu)和工作原理

由圖10.1可知，PIT模塊是由兩級(jí)24位定時(shí)器（2個(gè)8位遞減計(jì)數(shù)器和4個(gè)16位遞減計(jì)數(shù)器）結(jié)構(gòu)和一個(gè)中斷/觸發(fā)接口組成。16位定時(shí)器的時(shí)鐘由2個(gè)可選的微定時(shí)基準(zhǔn)提供，微定時(shí)基準(zhǔn)的時(shí)鐘由8位模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器產(chǎn)生。每個(gè)16位定時(shí)器都通過置位PIT復(fù)用寄存器PITMUX中的PMUX0～3來連接微定時(shí)基準(zhǔn)0或微定時(shí)基準(zhǔn)1。 10.2.1PIT模塊結(jié)構(gòu)10.2PIT模塊結(jié)構(gòu)和工作原理PIT模塊具有以下基本特征：

4個(gè)獨(dú)立的具有超時(shí)周期功能的模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器；超時(shí)周期可編程為總線時(shí)鐘周期的1～224倍，超時(shí)時(shí)間等于m×n倍的總線時(shí)鐘周期（1≤m≤256，1≤n≤65536）；每個(gè)定時(shí)器獨(dú)立使能；4個(gè)超時(shí)中斷；4個(gè)觸發(fā)外圍模塊的超時(shí)觸發(fā)輸出信號(hào)；可配置定時(shí)器起始通道。 10.2.1PIT模塊結(jié)構(gòu)10.2PIT模塊結(jié)構(gòu)和工作原理 MC9S12XS128的PIT模塊詳細(xì)功能框圖如圖10.2所示。PIT模塊主要由狀態(tài)、控制和數(shù)據(jù)寄存器，兩級(jí)結(jié)構(gòu)的24位定時(shí)器（2個(gè)8位遞減計(jì)數(shù)器和4個(gè)16位遞減計(jì)數(shù)器）和1個(gè)中斷/觸發(fā)接口組成。 10.2.2PIT模塊工作原理10.2PIT模塊結(jié)構(gòu)和工作原理 16位定時(shí)器的時(shí)鐘由2個(gè)可選的微時(shí)間基準(zhǔn)提供，微時(shí)間基準(zhǔn)的時(shí)鐘由8位模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器產(chǎn)生。每個(gè)16位定時(shí)器都通過設(shè)置PIT復(fù)用寄存器（PITMUX）中的PMUX0～3確定使用微時(shí)間基準(zhǔn)0或基準(zhǔn)1。

如果PIT控制和強(qiáng)制裝載微定時(shí)寄存器PITCFLMT中的PITE位置1，并且PIT通道使能寄存器PITCE中相應(yīng)的PCE位置1，則該定時(shí)器通道使能。2個(gè)8位模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器可產(chǎn)生2個(gè)微時(shí)間基準(zhǔn)，一旦微時(shí)間基準(zhǔn)被定時(shí)器通道使能，就會(huì)啟動(dòng)相應(yīng)的微定時(shí)器模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器，由PITMTLD0和PITMTLD1寄存器確定裝載初值。當(dāng)微定時(shí)模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，PITMTLD寄存器將重新裝載初值，同時(shí)相應(yīng)的16位模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一個(gè)周期。當(dāng)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器和相應(yīng)的8位微定時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，PITLD寄存器將重新裝載初值，且相應(yīng)的PIT超時(shí)標(biāo)志寄存器PITTF中的超時(shí)標(biāo)志位PTF被置1。超時(shí)周期是定時(shí)裝載寄存器PITLD、微定時(shí)裝載寄存器PITMTLD和總線時(shí)鐘fBus的函數(shù)：

超時(shí)周期=(PITMTLD+1)×(PITLD+1)/fBus 10.2.2PIT模塊工作原理10.2PIT模塊結(jié)構(gòu)和工作原理

讀取PITCNT寄存器值可獲取16位模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，但微定時(shí)遞減計(jì)數(shù)器值不可讀。 PIT控制和強(qiáng)制裝載微定時(shí)寄存器PITCFLMT中相應(yīng)的強(qiáng)制裝載微定時(shí)器位PFLMT寫“1”操作，可重新啟動(dòng)8位微定時(shí)器。PIT強(qiáng)制裝載定時(shí)寄存器PITFLT中相應(yīng)的強(qiáng)制裝載定時(shí)器位PFLT寫“1”操作，可重新啟動(dòng)16位定時(shí)器。如果需要同時(shí)重新啟動(dòng)一組定時(shí)器和微定時(shí)器，只要向相應(yīng)的PITCFLMT寄存器和PITFLT寄存器寫入16位數(shù)據(jù)設(shè)置相關(guān)的寄存器位即可。

每個(gè)超時(shí)事件都可觸發(fā)中斷服務(wù)請求。對于每個(gè)定時(shí)器通道，PIT中斷使能寄存器PITINTE中的PINTE位使能中斷功能。當(dāng)PIT超時(shí)標(biāo)志寄存器PITTF中的相應(yīng)超時(shí)標(biāo)志位PTF置1，且PINTE=1時(shí)，將產(chǎn)生中斷服務(wù)請求。PTF標(biāo)志位通過寫“1”清零。

注意：為了避免錯(cuò)誤的中斷請求發(fā)生，當(dāng)PIT中斷請求被掛起時(shí)，請務(wù)必重新設(shè)置PITE位、PINTE位和PITCE位。 PIT模塊有四路硬件觸發(fā)信號(hào)PITTRIG0～3，對應(yīng)于四個(gè)定時(shí)器通道。四路觸發(fā)信號(hào)也可使能其他功能模塊，例如實(shí)現(xiàn)ATD連續(xù)轉(zhuǎn)換模式功能。 10.2.2PIT模塊工作原理10.2PIT模塊結(jié)構(gòu)和工作原理

當(dāng)定時(shí)器通道超時(shí)時(shí)，相應(yīng)的PTF標(biāo)志位置1，同時(shí)相應(yīng)的外部觸發(fā)信號(hào)PITTRIG觸發(fā)上升沿信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)需要的最小超時(shí)周期為兩個(gè)總線時(shí)鐘。裝載寄存器PITLD=0x0001和微定時(shí)裝載寄存器PITMTLD=0x0002進(jìn)行相關(guān)標(biāo)志設(shè)置，強(qiáng)制裝載的觸發(fā)時(shí)序和重啟時(shí)序如圖10.3所示。 10.2.2PIT模塊工作原理10.2PIT模塊結(jié)構(gòu)和工作原理 PITCFLMT寄存器中的PITE位置1之前，需要先設(shè)置配置寄存器，即需要在PITE位置1之前，寫操作配置寄存器。

當(dāng)PITCE寄存器中、PITINTE寄存器中和PITCFLMT寄存器中的位或PITE位任意一位清零時(shí)，相應(yīng)的PIT中斷標(biāo)志位清零。如果PIT中斷請求被掛起，那么可能會(huì)產(chǎn)生偽中斷。下面推薦兩種方法避免偽中斷發(fā)生：

①只在中斷服務(wù)子程序（ISR）中清除PIT中斷標(biāo)志位。當(dāng)進(jìn)入中斷服務(wù)子程序時(shí)，CCR寄存器中的I可屏蔽位自動(dòng)置1。PIT位清零之前，I可屏蔽位不能被清零。

②使用SEI指令置位I可屏蔽位之后，PIT中斷標(biāo)志位才可清零，然后使用CLI指令清零I可屏蔽位重新使能中斷。

所有標(biāo)志位通過寫“1”清零，相應(yīng)標(biāo)志位可使用存儲(chǔ)或移動(dòng)指令寫“1”操作該標(biāo)志位。不允許使用BSET指令，也不允許使用任何編譯成BSET指令的C語句，因?yàn)锽SET指令是讀-改-寫指令。舉例來說，MOVB#$01,PITTF，則實(shí)現(xiàn)了標(biāo)志位0的清零。 10.2.2PIT模塊工作原理10.3PIT模塊寄存器及設(shè)置 MC9S12XS128的PIT模塊共有28個(gè)寄存器，其中10個(gè)是系統(tǒng)保留寄存器。PIT模塊的內(nèi)存映射表如表10-1所示，表中給出了這些寄存器的地址、用途和訪問權(quán)限。對于每個(gè)寄存器，所列的地址是絕對地址，每個(gè)寄存器的絕對地址是PIT模塊的基本地址與每個(gè)寄存器地址偏移量之和，PIT模塊基本地址是0x0340。10.3PIT模塊寄存器及設(shè)置表10-1

PIT

模塊內(nèi)存映射表寄存器用途訪問方式地

址PIT控制和強(qiáng)制裝載微定時(shí)寄存器(PITCFLMT)讀/寫S0340PIT強(qiáng)制裝載定時(shí)寄存器(PITFLT)讀/寫S0341PIT通道使能寄存器(PITCE)讀/寫S0342PIT復(fù)用寄存器(PITMUX)讀/寫S0343PIT中斷使能寄存器(PITINTE)讀/寫S0344PIT超時(shí)標(biāo)志寄存器(PITTF)讀/寫S0345PIT微微定時(shí)裝載寄存器0(PITMTLDO)讀/寫S0346PIT微定時(shí)裝載寄存器1(PITMTLD1)讀/寫S0347PIT裝載寄存器0高8位(PITLD0高8位)讀/寫S0348PIT裝載寄存器0低8位(PITLD0低8位)讀/寫S0349PIT計(jì)數(shù)寄存器0高8位(PITCNTO高8位)讀S034APIT計(jì)數(shù)寄存器0低8位(PITCNTO低8位)讀S034BPIT裝載寄存器1高8位(PITLD1高8位)讀/寫S034CPIT裝載寄存器1低8位(PITLD1低8位)讀/寫S034DPIT計(jì)數(shù)寄存器1高8位(PITCNT1高8位)讀S034EPIT計(jì)數(shù)寄存器1低8位(PITCNT1低8位)讀S034FPIT裝載寄存器2高8位(PITLD2高8位)讀/寫S0350PIT裝載寄存器2低8位(PITLD2低8位)讀/寫S0351PIT計(jì)數(shù)寄存器2高8位(PITCNT2高8位)讀S0352PIT計(jì)數(shù)寄存器2低8位(PITCNT2低8位)讀S0353PIT裝載寄存器3高8位(PITLD3高8位)讀/寫S0354PIT裝載寄存器3低8位(PITLD3低8位)讀/寫S0355PIT計(jì)數(shù)寄存器3高8位(PITCNT3高8位)讀S0356PIT計(jì)數(shù)寄存器3低8位(PITCNT3低8位)讀S035710.3PIT模塊寄存器及設(shè)置 10.3.1PIT控制和強(qiáng)制裝載微定時(shí)寄存器（PITCFLMT） PIT控制和強(qiáng)制裝載微定時(shí)寄存器（PITControlandForceLoadMicroTimerRegister，PITCFLMT）用來使能PIT模塊、凍結(jié)PIT模塊、控制功耗、設(shè)置PIT工作模式，并強(qiáng)制裝載微定時(shí)器的初始值，如圖10.4所示。10.3PIT模塊寄存器及設(shè)置 10.3.1PIT控制和強(qiáng)制裝載微定時(shí)寄存器（PITCFLMT） PITE：PIT模塊使能位。當(dāng)PITE為0時(shí)，則禁止PIT模塊功能，PIT超時(shí)標(biāo)志寄存器PITTF中的標(biāo)志位清零。當(dāng)置位PITE時(shí)，能夠使能相應(yīng)定時(shí)器位PCE，相應(yīng)裝載寄存器開始向下遞減計(jì)數(shù)。 0表示禁用PIT模塊（低功耗模式）； 1表示使用PIT模塊。 PITSWAI：等待模式下PIT停止位。 0表示等待模式下，PIT模塊正常運(yùn)行； 1表示等待模式下，PIT模塊停止產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，凍結(jié)PIT模塊。 PITFRZ：凍結(jié)模式下PIT計(jì)數(shù)器凍結(jié)位。凍結(jié)模式下，PITFRZ位確定PIT工作狀態(tài)。凍結(jié)模式下，斷點(diǎn)調(diào)試時(shí)，該位凍結(jié)PIT計(jì)數(shù)器，可有效避免中斷的發(fā)生。 0表示凍結(jié)模式下，PIT模塊正常運(yùn)行； 1表示凍結(jié)模式下，PIT模塊停止計(jì)數(shù)。 PFLMT1～PFLMT0：PIT微定時(shí)器1和PIT微定時(shí)器0強(qiáng)制裝載位。如果相應(yīng)的微定時(shí)器激活且PIT模塊使能（PITE=1）時(shí)，PFLMT=1，則相應(yīng)的8位微定時(shí)器的裝載寄存器值將立即裝載到8位微定時(shí)器的遞減計(jì)數(shù)器。寫0操作無效；讀取這2位，總是返回0。

注意：強(qiáng)制裝載微定時(shí)器值會(huì)影響到使用該微定時(shí)基準(zhǔn)的所有定時(shí)器通道。10.3PIT模塊寄存器及設(shè)置 10.3.2PIT強(qiáng)制裝載定時(shí)寄存器（PITFLT） PIT強(qiáng)制裝載定時(shí)寄存器（PITForceLoadTimerRegister，PITFLT），用來設(shè)置強(qiáng)制裝載定時(shí)器的裝載初值，如圖10.5所示。 PFLT3，PFLT2，PFLT1，PFLT0：PIT定時(shí)器3、PIT定時(shí)器2、PIT定時(shí)器1、PIT定時(shí)器0的強(qiáng)制裝載位。如果相應(yīng)的定時(shí)器通道和PIT模塊均使能（PCE=1，PTIE=1），則PFLT位寫1操作，相應(yīng)的16位定時(shí)器的裝載寄存器值將裝載到16位遞減計(jì)數(shù)器，寫0操作無效；讀取這4位，總是返回0。10.3PIT模塊寄存器及設(shè)置 10.3.3PIT通道使能寄存器（PITCE） PIT通道使能寄存器（PITChannelEnableRegister，PITCE），用來使能PIT定時(shí)器3、PIT定時(shí)器2、PIT定時(shí)器1、PIT定時(shí)器0通道，如圖10.6所示。 PCE3，PCE2，PCE1，PCE0：PIT定時(shí)器3、PIT定時(shí)器2、PIT定時(shí)器1、PIT定時(shí)器0的通道使能位。如果PCE位清零，則禁用PIT通道，PITTF寄存器中的相應(yīng)標(biāo)志位也會(huì)清零。當(dāng)PCE位置1，且PIT模塊使能（PITE=1）時(shí)，則16位定時(shí)計(jì)數(shù)器將裝載初始計(jì)數(shù)值，從該初始值開始向下遞減計(jì)數(shù)。 0表示禁用相應(yīng)的PIT通道； 1表示使用相應(yīng)的PIT通道。10.3PIT模塊寄存器及設(shè)置 10.3.4PIT復(fù)用寄存器（PITMUX） PIT復(fù)用寄存器（PITMultiplexRegister，PITMUX），用來選擇PIT定時(shí)器3、PIT定時(shí)器2、PIT定時(shí)器1、PIT定時(shí)器0通道的復(fù)用位，如圖10.7所示。 PMUX3、PMUX2、PMUX1、PMUX0：PIT定時(shí)器3、PIT定時(shí)器2、PIT定時(shí)器1、PIT定時(shí)器0的通道復(fù)用選擇位。這些位選擇相應(yīng)的16位定時(shí)器連接的是微定時(shí)基準(zhǔn)1還是微定時(shí)基準(zhǔn)0；修改PMUX位，則相應(yīng)的16位定時(shí)器將會(huì)立即切換微定時(shí)基準(zhǔn)。 0表示相應(yīng)的16位定時(shí)器使用微定時(shí)基準(zhǔn)0計(jì)數(shù)； 1表示相應(yīng)的16位定時(shí)器使用微定時(shí)基準(zhǔn)1計(jì)數(shù)。10.3PIT模塊寄存器及設(shè)置 10.3.5PIT中斷使能寄存器（PITINTE） PIT中斷使能寄存器（PITInterruptEnableRegister，PITINTE），用來使能PIT定時(shí)器3、PIT定時(shí)器2、PIT定時(shí)器1、PIT定時(shí)器0的超時(shí)中斷，如圖10.8所示。 PINTE3、PINTE2、PINTE1、PINTE0：PIT定時(shí)器3、PIT定時(shí)器2、PIT定時(shí)器1、PIT定時(shí)器0的超時(shí)中斷使能位。該位使能，一旦相應(yīng)PIT通道的PTF標(biāo)志位置位，則允許產(chǎn)生相應(yīng)的中斷服務(wù)請求。當(dāng)中斷被掛起時(shí)，該位使能，PTF=1將會(huì)立即產(chǎn)生中斷。為了避免該中斷發(fā)生，必須先清零相應(yīng)的PTF標(biāo)志位。 0表示禁止相應(yīng)的PIT通道中斷請求； 1表示允許相應(yīng)的PIT通道中斷請求。10.3PIT模塊寄存器及設(shè)置 10.3.6PIT超時(shí)標(biāo)志寄存器（PITTF） PIT超時(shí)標(biāo)志寄存器（PITTime-OutFlagRegister，PITTF），用來表示PIT定時(shí)器3、PIT定時(shí)器2、PIT定時(shí)器1、PIT定時(shí)器0的超時(shí)標(biāo)志，如圖10.9所示。 PTF3、PTF2、PTF1、PTF0：PIT定時(shí)器3、PIT定時(shí)器2、PIT定時(shí)器1、PIT定時(shí)器0的超時(shí)標(biāo)志位。當(dāng)相應(yīng)的16位定時(shí)模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器和所選擇的8位微定時(shí)模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，PTF位置1。該標(biāo)志位通過寫“1”清零，寫0無效。如果通過寫1清零該標(biāo)志位和置位該標(biāo)志位在同一個(gè)總線時(shí)鐘周期發(fā)生，則該標(biāo)志位仍保持置位狀態(tài)。如果禁用PIT模塊或禁用相應(yīng)的定時(shí)器通道，則該標(biāo)志位清零。 0表示相應(yīng)的PIT通道超時(shí)未發(fā)生； 1表示相應(yīng)的PIT通道超時(shí)已發(fā)生。10.3PIT模塊寄存器及設(shè)置 10.3.7PIT微定時(shí)裝載寄存器0和1（PITMTLD0/1） PIT微定時(shí)裝載寄存器0和1（PITMicroTimerLoadRegister0和1，PITMTLD0～1），用來設(shè)置PIT微定時(shí)器的初始值，如圖10.10所示。 PMTLD7～0：PIT微定時(shí)器裝載初值。這8位用來設(shè)置8位微定時(shí)器的模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器的裝載初值，PITMTLD寄存器寫入新的數(shù)值不會(huì)重新啟動(dòng)微定時(shí)器。當(dāng)微定時(shí)器的計(jì)數(shù)值減到零時(shí)，則重新裝載PMTLD寄存器值。如果想要立即裝載初值，只要PITCFLMT寄存器中的PFLMT置位就會(huì)立即更新新的初值到遞減計(jì)數(shù)器。10.3PIT模塊寄存器及設(shè)置 10.3.8PIT裝載寄存器0～3（PITLD0～3） PIT裝載寄存器0～3（PITLoadRegister0to3，PITLD0～3），用來設(shè)置16位模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器的裝載初值，如圖10.11所示。 PLD15～0：PIT模塊的16位模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器的裝載初值。為了確保數(shù)據(jù)的一致性，寫入PITLD寄存器的新值必須按照16位訪問進(jìn)行操作，否則不會(huì)重啟定時(shí)器。當(dāng)定時(shí)器向下遞減計(jì)數(shù)到0時(shí)，則PTF超時(shí)標(biāo)志位置1，重新裝載該寄存器值。如果想要立即裝載初值，只要PITFLT寄存器中的PFLT置位就會(huì)立即更新新的初值至計(jì)數(shù)器。10.3PIT模塊寄存器及設(shè)置 10.3.9PIT計(jì)數(shù)寄存器0～3(PITCNT0～3) PIT計(jì)數(shù)寄存器0～3（PITCountRegister0to3，PITCNT0～3）中存放的是16位模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，如圖10.12所示。 PCNT15～0：該寄存器中的16位表示16位模數(shù)遞減計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，讀取該計(jì)數(shù)寄存器的值必須在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)按照16位訪問進(jìn)行操作。10.4PIT模塊應(yīng)用實(shí)例

本實(shí)例利用PIT模塊實(shí)現(xiàn)1s精確定時(shí)，假設(shè)fBus為8MHz，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，使MC9S12XS128的PB口連接的低4位LED燈左移一位顯示控制。實(shí)例硬件電路圖如圖10.13所示，PORTB端口的低4位連接4只LED，編程實(shí)現(xiàn)定時(shí)4只流水燈控制操作。10.4PIT模塊應(yīng)用實(shí)例

程序清單如下所示。10.4PIT模塊應(yīng)用實(shí)例10.4PIT模塊應(yīng)用實(shí)