《汽車計算機(jī)基礎(chǔ)》 課件 9- 利用定時中斷實現(xiàn)頻閃燈

第7單元：閃燈的設(shè)計與實現(xiàn)第8單元：開關(guān)狀態(tài)指示燈的設(shè)計與實現(xiàn)第9單元：利用定時中斷實現(xiàn)頻閃燈第10單元：利用PWM實現(xiàn)小燈亮度控制第11單元：利用UART實現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的通信第12單元：利用ADC設(shè)計簡易數(shù)字電壓表汽車嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)篇

第9單元利用定時中斷實現(xiàn)頻閃燈

在第7單元中，利用軟件延時Delay_ms函數(shù)（循環(huán)計數(shù)）實現(xiàn)閃燈的效果。

該方式有兩大缺點：

①軟件延時一般用于粗略延時的場合；

②執(zhí)行延時子程序期間，CPU一直被占用而不能做其他事情，從而降低了CPU的利用率?！締卧獙?dǎo)讀】第9單元利用定時中斷實現(xiàn)頻閃燈

為此，可使用MCU內(nèi)部可編程的定時/計數(shù)器實現(xiàn)延時。用戶根據(jù)需要設(shè)置定時時間，并啟動定時/計數(shù)器計數(shù)，當(dāng)定時時間到時，它將自動產(chǎn)生一個定時輸出信號（通常是中斷請求信號）告知CPU，使CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行定時中斷服務(wù)程序，從而實現(xiàn)某些定時功能（如改變小燈的狀態(tài)）。定時/計數(shù)器在計數(shù)期間，與CPU并行工作，不占用CPU的工作時間。該方式通過簡單的程序設(shè)置即可實現(xiàn)準(zhǔn)確的定時。單元學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)：（1）理解定時器的定時原理。（2）理解中斷的通用知識，熟知使用非內(nèi)核中斷的嵌入式應(yīng)用層程序構(gòu)成。（3）熟悉MCU內(nèi)部定時器的功能特性，掌握MCU內(nèi)部定時器底層驅(qū)動構(gòu)件頭文件的使用方法。（4）學(xué)會利用MCU內(nèi)部定時中斷實現(xiàn)頻閃燈或流水燈的應(yīng)用層程序設(shè)計方法。任務(wù)9.1理解中斷的通用知識1、中斷的含義

中斷，是指MCU在正常運行程序時，由于MCU內(nèi)核異常（內(nèi)核中斷）或

MCU各功能模塊發(fā)出請求事件（非內(nèi)核中斷），使MCU停止正在運行的程序，而轉(zhuǎn)去處理異常（使芯片復(fù)位或使MCU做出其他處理）或

執(zhí)行處理內(nèi)核外部事件的程序（中斷服務(wù)程序）。2、中斷源

引起MCU中斷的事件稱為中斷源。MCU的中斷源分為兩類：內(nèi)核中斷源和非內(nèi)核中斷源。KEA128的中斷源見表9-1。任務(wù)9.1理解中斷的通用知識4、使用非內(nèi)核中斷的嵌入式應(yīng)用層程序設(shè)計方法

（1）在main.c文件的主程序中，進(jìn)行非內(nèi)核中斷模塊初始化，并使能模塊中斷（使CPU能夠響應(yīng)模塊發(fā)出的中斷請求，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)函數(shù)）。

（2）在isr.c文件中，設(shè)計中斷服務(wù)程序函數(shù)，在中斷服務(wù)函數(shù)中實現(xiàn)某些中斷功能（如改變小燈狀態(tài)等）。3、使用非內(nèi)核中斷的嵌入式應(yīng)用層程序構(gòu)成

使用中斷的嵌入式應(yīng)用層程序，共有兩條獨立的程序運行線：

（1）main.c文件中的主程序運行線；

（2）isr.c文件中的中斷服務(wù)程序運行線。任務(wù)9.2利用FTM定時中斷實現(xiàn)頻閃燈定時器本質(zhì)上是一個對計數(shù)時鐘進(jìn)行周期統(tǒng)計的計數(shù)器。

上圖中，計數(shù)器采用增1計數(shù)。計數(shù)器從初值0開始計數(shù)，每經(jīng)過一個計數(shù)時鐘周期，計數(shù)器的值就加1，若計數(shù)器的值達(dá)到終值4，則在下一個時鐘到來時，計數(shù)器溢出，計數(shù)器的值恢復(fù)至初值0，然后進(jìn)行下一輪的加1計數(shù)，如此重復(fù)。

定時器每一輪的定時時間t=

計數(shù)次數(shù)×計數(shù)時鐘周期

上圖中，一輪的計數(shù)次數(shù)是5，若計數(shù)時鐘頻率為1kHz（計數(shù)時鐘周期為1ms），則一輪的定時時間為5ms。任務(wù)9.2利用FTM定時中斷實現(xiàn)頻閃燈對于n位（二進(jìn)制）定時/計數(shù)器，計數(shù)器的終值最大值為2n－1，結(jié)合上圖，定時/計數(shù)器一輪計數(shù)次數(shù)最大值為2n。n位定時/計數(shù)器一輪的最大定時時間t：

t=2n×計數(shù)時鐘周期

=2n/計數(shù)時鐘頻率

f若

f=

時鐘源頻率/分頻系數(shù)，則

t=2n/(時鐘源頻率/分頻系數(shù))

【同步練習(xí)9-1】計算定時時間范圍。

任務(wù)9.2利用FTM定時中斷實現(xiàn)頻閃燈

當(dāng)計數(shù)器溢出時，定時器可向CPU發(fā)出中斷請求信號，使CPU暫停當(dāng)前的工作，而轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中實現(xiàn)具體的定時功能（如改變小燈的狀態(tài)等）。任務(wù)9.2利用FTM定時中斷實現(xiàn)頻閃燈

KEA128芯片的FTM（FlexTimer）是一個具有基本定時、脈寬調(diào)制（PWM）、輸入捕捉和輸出比較等多種功能的綜合定時器。KEA128芯片中有3個FTM模塊，分別是FTM0、FTM1和FTM2，它們均是16位定時器。本單元只學(xué)習(xí)FTM模塊的基本定時功能，其PWM功能將在第10單元介紹。任務(wù)9.2利用FTM定時中斷實現(xiàn)頻閃燈9.2.1FTM基本定時底層驅(qū)動構(gòu)件的使用方法

FTM基本定時底層驅(qū)動構(gòu)件由ftm_timer.h頭文件和ftm_timer.c源文件組成，若要使用FTM基本定時底層驅(qū)動構(gòu)件，只需將這兩個文件添加到所建工程的04_Driver（MCU底層驅(qū)動構(gòu)件）文件夾中即可實現(xiàn)對FTM定時器的操作。見工程文件：..EmbededSource\03-Software\KEA128\KEA128.uvprojx

用戶只要熟悉ftm_timer.h頭文件的內(nèi)容，即可使用FTM基本定時底層驅(qū)動構(gòu)件進(jìn)行編程。

其中，ftm_timer.h頭文件主要包括相關(guān)頭文件的包含、相關(guān)的宏定義、對外接口函數(shù)的聲明；而ftm_timer.c源文件是對外接口函數(shù)的具體實現(xiàn)，初學(xué)者不必深究。任務(wù)9.2利用FTM定時中斷實現(xiàn)頻閃燈9.2.2利用FTM定時中斷實現(xiàn)頻閃燈的應(yīng)用層程序設(shè)計

在嵌入式軟件最小系統(tǒng)框架下，設(shè)計07_Source（應(yīng)用層軟件構(gòu)件）的文件，以實現(xiàn)小燈閃爍的效果。1）工程總頭文件includes.h：

包含04、05、06文件夾中的頭文件2）主程序源文件main.c：

定義全局變量；初始化；使能定時器中斷；

在主循環(huán)中，根據(jù)全局變量的值，改變小燈的狀態(tài)在工程文件中分析代碼并編程：..EmbeddedSource\03-Software\KEA128\