嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用定時(shí)器

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用定時(shí)器第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日主要內(nèi)容概述結(jié)構(gòu)寄存器應(yīng)用舉例第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日一、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0－3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)。第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

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。第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日二、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、控制邏輯等部分構(gòu)成。第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日 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五選一開關(guān)初值寄存器控制邏輯TOUT中斷第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

2、工作原理

（1）定時(shí)器工作過程 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。第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

（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)周期開始前將初值裝入計(jì)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。

第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日（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。第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日（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)開關(guān)同時(shí)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(gè)開關(guān)同時(shí)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。第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日死區(qū)發(fā)生器開啟前后輸出波形對(duì)比第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日（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)求功能，但是在同一時(shí)刻只能設(shè)置一個(gè)使用DMA功能，通過設(shè)置其DMA模式位來實(shí)現(xiàn)。

DMA請(qǐng)求過程：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。

第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日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fTclk（即計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率）

：fTclk=[f

pclk∕(Prescaler+1)]×分頻值 式中：Prescaler，預(yù)分頻值，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=fTclk∕

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第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日定時(shí)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(shí)器的可能計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率由表4-7-1給出。第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

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(0.04μs)0.6710s381Hz976561/412.50MHz(0.08μs)1.3421s191Hz488281/86.250MHz(0.16μs)2.6843s95Hz244141/163.125MHz(0.32μs)5.3686s48Hz12207第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日三、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RegisterAddressR/WDescriptionResetValueTCFG00x51000000R/W配置寄存器00x00000000TCFG10x51000004R/W配置寄存器10x00000000TCON0x51000008R/W控制寄存器0x00000000TCNTBn0x510000xxR/W計(jì)數(shù)初值寄存器(5個(gè))0x0000TCMPBn0x510000xxR/W比較寄存器(4個(gè))0x0000TCNTOn0x510000xxR觀察寄存器(5個(gè))0x0000第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日Deadzonelength---死區(qū)寬度設(shè)置位

其值N為：0~255，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：0~255 輸出頻率為：PCLK÷（N+1）Prescaler0---timer0、1的預(yù)分頻值

其值N為：0~255 輸出頻率為：PCLK÷（N+1） 1、TCFG0---預(yù)分頻器配置寄存器31……2423……1615……87……0保留（為0）DeadzonelengthPrescaler1Prescaler0第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日2、TCFG1---DMA模式與分頻選擇寄存器DMAmode---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timer0 0010：選擇timer1 0011：選擇timer2 0100：選擇timer3 0101：選擇timer4 011X：保留MUX4~MUX0---timer4~timer0分頻值選擇

0000：1/2 0001：1/4 0010：1/8 0011：1/16 01XX：選擇外部TCLK0、1（對(duì)timer0、1是選TCLK0，對(duì)timer4、3、2是選TCLK1）31…2423…2019…1615…1211…87…43…0保留（為0）DMAmodeMUX4MUX3MUX2MUX1MUX0第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日TL4~TL0---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)。TUP4~TUP0---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。

說明：如果沒有執(zhí)行手動(dòng)裝載初值，則計(jì)數(shù)器啟動(dòng)時(shí)無初值。121110987…543210TR2TL1TO1TUP1TR1保留DZETL0TO0TUP0TR03、TCON---定時(shí)器控制寄存器31…2322212019181716151413保留TL4TUP4TR4TL3TO3TUP3TR3TL2TO2TUP2第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日TR4~TR0---TIMER4~TIMER0運(yùn)行控制位 0：停止 1：?jiǎn)?dòng)對(duì)應(yīng)的TIMERTO3~TO0---TIMER4~TIMER0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121110987…543210TR2TL1TO1TUP1TR1保留DZETL0TO0TUP0TR03、TCON---定時(shí)器控制寄存器（續(xù)）31…2322212019181716151413保留TL4TUP4TR4TL3TO3TUP3TR3TL2TO2TUP2第二十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日四、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）第二十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

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）在第二次中斷處理程序禁止自動(dòng)重裝初值，準(zhǔn)備結(jié)束計(jì)數(shù)； （10）第三次計(jì)數(shù)結(jié)束，不再計(jì)數(shù)。5011040