敏矽微電子Cortex-M0學習筆記08-基本定時器詳解

學習筆記

1、ME32F030基本定時器簡介

ME32F030內置 4 個基本功能的 16 位定時器/計數器。 定時器/計數器工作時鐘由 SYSAHBCLKDIV 寄存器控制。關閉 SYSAHBCLKDIV 寄存器中定時器/計數器的時鐘供給可節省系統功耗。主要功能如下：

• 可預置分頻的 16 位定時器/計數器

• 1 個 16 位匹配寄存器:

–可產生中斷

–停止定時器

–對定時器復位

16 位基本型定時器/計數器模塊框圖如下圖所示：

圖1 基本定時器結構圖

為了便於理解，可以將基本定時器框圖分為4個功能單元。

①：預分頻計數單元，由PRESCALE COUNTER (PC) 和 PRESCALE REGISTER (PR)組成，預分頻計數器(PC)會在每個 PCLK 時鐘上遞增計數。達到設定的預分頻值後，定時器計數器就會加1，而預分頻值就是由PR寄存器決定的。

②：定時器計數單元，由TIMER COUNTER (TC) 和 TIMER CONTROL REGISTER (TCR)組成，定時器控制寄存器TCR決定計數器TC是否啟用。預分頻計數器(PC)溢出後，定時器計數器(TC)加1，達到設定的匹配值MR0之後可以根據設置產生中斷等行為。

③：定時器匹配單元：該單元只有一個MATCH REGISTER0(MR0)，它決定著定時器計數器TC的匹配值。

④：定時器控制單元，由MATCH CONTROL REGISTER (MCR) 和 INTERRUPT REGISTER (IR)組成，二者共同作用，控制著定時器的主要功能和參數。

2、ME32F030基本定時器寄存器

在簡介中，我們介紹了基本定時器的模塊框圖，其實每個功能模塊都有對應的寄存器來實現其功能。基本定時器的寄存器列表如圖所示：

圖2 基本定時器寄存器列表

2-1 中斷寄存器

中斷寄存器包含用於匹配中斷的位。如果有中斷產生， IR 中的相應位為高電平。否則，該位為低電平。向對應的 IR 位寫邏 輯 1 會使中斷復位。寫 0 無效。

2-2 定時器控制寄存器

定時器控制寄存器用於控制計數器/定時器的操作。它主要控制著計數器的使能和復位，具體的操作如圖所示：

圖3 控制寄存器

2-4 定時器計數寄存器

當預分頻器計數器達到其 PC 數值時， 16 位定時器計數器會遞增計數。如果 TC 在到達計數器上限之前沒有復位，它將一直 計數到 0x0000 FFFF 然後翻轉到 0x0000 0000。該事件不會產生中斷，如果需要，可使用匹配寄存器檢測溢出。

2-4 預分頻寄存器

16 位預分頻寄存器指定預分頻計數器的最大值。當預分頻計數器計數到此值後，會從0開始重新計數。

2-5 預分頻計數寄存器

16 位預分頻計數器用某個常量來控制 PCLK 的分頻，再使其輸入到定時器計數器。它所控制的是定時器解析度與最大時間之間的關係，從而能防止定時器溢流。預分頻計數器會在每個 PCLK 時鐘上遞增計數。當預分頻計數器的計數達到預分頻寄存器中存儲的值時，定時器計數器將遞增計數，並且在下一個 PCLK 時鐘上對預分頻計數器復位。這將使得 TC 當 PR = 0 時在每個 PCLK 上遞增計數，當 PR = 1 時，在每 2 個 PCLK 上遞增計數，依次類推。.

2-6 匹配控制寄存器

匹配控制寄存器用於控制當其中一個匹配寄存器的值與定時器計數器的值匹配時應執行的操作。功能如下所示。

位0：決定著計數器TC與匹配值相等後，中斷是否使能。

位1：MR0與TC匹配時，決定TC是否復位。如果選擇復位，TC則會清0重新計數，這樣就會形成一個固定時間的計數周期。

位2：MR0與TC匹配時，決定TC是否停止。如果置1選擇使能，TC則不再會計數。這樣就是個單次周期的計數了。如果想要周期性循環計數，那麼就需要置0（默認）禁止。

圖4 匹配控制寄存器

2-7 匹配寄存器

匹配寄存器的值會不斷地與定時器計數器值進行比較。當兩個值相等時，自動觸發相應操作。這些操作包括產生中斷、復位定時器計數器或停止定時器。所有操作均由 MCR 寄存器中的設置控制。

3、基本定時器驅動函數

在例程LIB->common->Drivers->Source文件夾內有timer.c文件，這個就是提供的定時器庫程序，裡面除了基本定時器的驅動函數，還包括高級定時器、PWM輸出等功能函數，本章節先對基本定時器的函數進行講解。

3-1 基本定時器初始化

ct：要初始化的定時器模塊，可選TIM0、TIM1、TIM2、TIM3。

tickpersecond：預分頻係數。

void TIM0_Init(TIM0_Type *ct, uint32_t tickpersecond){if (ct == TIM0){SYSCON->SYSAHBCLKCTRL_b.TIM0_CLK=1;//使能定時器時鐘SYSCON->PRESETCTRL_b.TIM0_RST_N=0; //復位定時器SYSCON->PRESETCTRL_b.TIM0_RST_N=1;}else if (ct == TIM1){SYSCON->SYSAHBCLKCTRL_b.TIM1_CLK=1;SYSCON->PRESETCTRL_b.TIM1_RST_N=0;SYSCON->PRESETCTRL_b.TIM1_RST_N=1;}else if (ct == TIM2){SYSCON->SYSAHBCLKCTRL_b.TIM2_CLK=1;SYSCON->PRESETCTRL_b.TIM2_RST_N=0;SYSCON->PRESETCTRL_b.TIM2_RST_N=1;}else if (ct == TIM3){SYSCON->SYSAHBCLKCTRL_b.TIM3_CLK=1;SYSCON->PRESETCTRL_b.TIM3_RST_N=0;SYSCON->PRESETCTRL_b.TIM3_RST_N=1;} else return;//設置預分頻係數if (tickpersecond>SystemCoreClock)tickpersecond=SystemCoreClock;ct->PR_b.PRVAL=SystemCoreClock/tickpersecond-1;return;} 

3-2 設置匹配寄存器

這個函數用於設置定時器的匹配值，以及達到匹配值之後的行為。

Ct：要設置的定時器模塊，可選TIM0、TIM1、TIM2、TIM3。

Ticks：要寫入的計數器匹配值。

Action： 觸發中斷 TIM_MATCH_TRIGGER_INT

復位計數器 TIM_MATCH_RESET_COUNTER

停止計數器 TIM_MATCH_STOP_COUNTER

void TIM0_ConfigMatch(TIM0_Type *ct, uint16_t ticks, uint8_t action){ct->MR0_b.MATCH=ticks-1;ct->MCR=action;return;}

3-3 設置預分頻計數器值

void TIM0_SetTimerCounter(TIM0_Type *ct, uint16_t tick){ct->PC_b.PCVAL=tick;return;}

3-4 復位預分頻計數器值

void TIM0_ResetTimerCounter(TIM0_Type *ct){ct->PC_b.PCVAL=0;return;}

3-5 獲取計數器當前值

uint16_t TIM0_GetTimerCounter(TIM0_Type *ct){return ct->TC_b.TC;}

3-6 清除定時器中斷標誌

void TIM0_ClearIntFlag(TIM0_Type *ct){ct->IR_b.MR0INT=1;return;}

4、ME32F030基本定時器例程

最早在講解GPIO的時候，我們用的是系統延時的方法來閃爍LED小燈。但是這樣有個問題，那就是調用系統延時的方法，程序是在這裡無意義的空等。這在今後的開發中是十分不可取的，因為這樣極大的降低程序的運行效率，尤其是面對多個任務需要執行的時候。這時候我們就可以通過硬體定時器中斷的方式，來解決這個問題。下面就舉例通過硬體中斷來閃爍LED的方法，測試代碼如下：

程序首先會設置定時器的預分頻值，例程中將分頻值設為1000Hz，即1ms溢出一次，這樣計數器TC 就會加1。

接下來對基本定時器的觸發條件和觸發行為進行設置，這裡我們將觸發的匹配值設置為500，和預分頻值共同作用產生一個500ms的計數周期。當達到匹配值之後，啟動定時中斷並且復位清0計數值，繼續循環。

接下來就是使能中斷服務程序和LED小燈埠初始化。

在最後用了個宏定義 TIM0_START 來讓定時器開始工作。

int main(){TIM0_Init(TIM0,1000); //TIM0 設置預分頻值 //基本定時器0， 500個計數觸發一次中斷(500ms)，觸發中斷後復位清0計數值TIM0_ConfigMatch(TIM0,500,TIM_MATCH_TRIGGER_INT|TIM_MATCH_RESET_COUNTER); NVIC_EnableIRQ(TIM0_IRQn);//使能中斷服務子程序 GPIO_ConfigPinsAsOutput(PB, IO_PIN9);//PB9設置為輸出口 TIM0_START;//定時器0開始工作 while(1);}//基本定時器0 中斷服務子程序void TIM0_IRQHandler(void)  {  GPIO_InvertOutPin(PB, IO_PIN9);//埠輸出反轉TIM0_ClearIntFlag(TIM0);//清除中斷標誌} 

程序編譯沒有報錯之後，便可以下載仿真調試，我們在中斷服務子程序內打上一個斷點，然後全速運行程序。這時候發現程序會運行到斷點處，這說明定時器的中斷已經成功觸發。取消掉斷點，繼續全速運行，觀察LED小燈。這時候就看到LED小燈開始不停閃爍。

圖5 程序仿真

相比較之前的GPIO 系統延時方法，點燈完全由中斷子程序控制。這樣main函數裡的主程序就可以去做其他事情，這樣程序效率就更高了。