LPC2103學(xué)習(xí)之定時(shí)器0和定時(shí)器1

為什么把這兩個(gè)定時(shí)器放到一起，因?yàn)樗鼈兌际?2位的定時(shí)器，它們除了外設(shè)基地址不同外，其他都相同。

說(shuō)說(shuō)這兩個(gè)定時(shí)器的特性

1.兩個(gè)32位定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器各含有一個(gè)可編程的32位預(yù)分頻器；

2.計(jì)數(shù)器或定時(shí)器操作；

3.定時(shí)器0有3路、定時(shí)器1有4路捕獲通道。當(dāng)輸入信號(hào)跳變時(shí)可取得定時(shí)器的瞬時(shí)值，也可選擇使捕獲事件產(chǎn)生中斷；

4.每個(gè)定時(shí)器共有4個(gè)32位匹配寄存器，匹配時(shí)的動(dòng)作有下面三種：

匹配時(shí)定時(shí)器繼續(xù)工作，可選擇產(chǎn)生中斷。

匹配時(shí)定時(shí)器停止工作，可選擇產(chǎn)生中斷。

匹配時(shí)復(fù)位定時(shí)器，可選擇產(chǎn)生中斷。

5.定時(shí)器0有3個(gè)、定時(shí)器1有4個(gè)對(duì)應(yīng)于匹配寄存器的外部輸出，匹配時(shí)的輸出有如下4種：

匹配時(shí)設(shè)置為低電平

匹配時(shí)設(shè)置為高電平

匹配時(shí)翻轉(zhuǎn)

匹配時(shí)無(wú)動(dòng)作

6.對(duì)于每個(gè)定時(shí)器，多達(dá)4個(gè)匹配寄存器可配置為PWM，允許使用多達(dá)3個(gè)匹配輸出作為單邊沿控制的PWM輸出。

如果接下來(lái)就是說(shuō)一大推寄存器的話，肯定犯困。我開(kāi)始就是從頭開(kāi)始看那么多寄存器看的犯暈。但是換個(gè)方式，從定時(shí)器應(yīng)用出發(fā)，再來(lái)細(xì)看定時(shí)器寄存器，一下子會(huì)豁然開(kāi)朗不少。

就定時(shí)器的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，一共有3個(gè)。一是單純的作為定時(shí)器，二是作為比較匹配。三就是定時(shí)器用作捕獲功能。

先看看定時(shí)器用作定時(shí)功能時(shí)寄存器的模塊圖

1.32位定時(shí)器TC的計(jì)數(shù)頻率由Fpclk經(jīng)過(guò)預(yù)分頻計(jì)數(shù)器得到

2.定時(shí)器的啟動(dòng)/停止、計(jì)數(shù)復(fù)位由TCR控制

3.需要注意的是，定時(shí)器溢出不會(huì)產(chǎn)生中斷，定時(shí)器的中斷是由捕獲事件或匹配事件引發(fā)的，所以上圖最后那根線是虛線。

再看定時(shí)器用作比較匹配時(shí)的寄存器框圖

1.定時(shí)器的比較匹配功能由寄存器MCR進(jìn)行控制

2.MR0~3存放的是四路比較匹配通道的比較值

3.當(dāng)發(fā)生匹配時(shí)，按照MCR設(shè)置的方法產(chǎn)生中斷或復(fù)位TC等

4發(fā)生匹配時(shí)，EMR控制匹配引腳輸出——高電平、低電平、引腳電平翻轉(zhuǎn)等。

最后是定時(shí)器用作捕獲功能時(shí)寄存器的框圖

1.定時(shí)器的捕獲功能由寄存器CCR進(jìn)行控制

2.通過(guò)CCR寄存器，捕獲事件可以設(shè)定為上升沿觸發(fā)，下降沿觸發(fā)、雙邊沿觸發(fā)

3.通過(guò)CCR寄存器，可以設(shè)定當(dāng)捕獲事件發(fā)生時(shí)，是否產(chǎn)生中斷

4.CR0~3為4路捕獲寄存器，保存對(duì)應(yīng)的捕獲值

看見(jiàn)以上的定時(shí)器的三個(gè)功能，操作方法自然也大概明了了：

1.計(jì)算定時(shí)器的時(shí)鐘頻率，設(shè)置PR寄存器進(jìn)行分頻工作

2.若使用匹配功能，則需配置匹配通道的初值及其工作模式；若使用捕獲功能時(shí)，需設(shè)置捕獲功能相關(guān)的寄存器。

3.如果要使用到定時(shí)器中斷，則需設(shè)置VIC，使能中斷。、

4.最后設(shè)置TCR，啟動(dòng)定時(shí)器。

定時(shí)器計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率如下：

計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率 = Fpclk / （N+1）

N為PR的值

知道一個(gè)大概，然后再看具體的寄存器，我是覺(jué)得這樣比較好些。

先是寄存器匯總，看看關(guān)于定時(shí)器0與定時(shí)器1總共有多少個(gè)寄存器：

下面分類(lèi)介紹寄存器。先說(shuō)基本的寄存器：

1.中斷標(biāo)志寄存器（T0IR、T1IR）

包含4個(gè)用于匹配中斷的標(biāo)志位，4個(gè)用于捕獲中斷的標(biāo)志位。具體描述如下圖，如果有中斷產(chǎn)生，則相應(yīng)寄存器位置1，否則為0.向相應(yīng)標(biāo)志位寫(xiě)1會(huì)清除該中斷標(biāo)志位，寫(xiě)0無(wú)效。

2.定時(shí)器控制寄存器（T0CR、T1CR）

該寄存器用于控制定時(shí)器計(jì)數(shù)器的操作。

3.定時(shí)器計(jì)數(shù)器（T0TC、T1TC）

當(dāng)預(yù)分頻的計(jì)數(shù)器到達(dá)計(jì)數(shù)的上限時(shí)，32位定時(shí)器計(jì)數(shù)器TC加1。如下圖所示，如果TC到達(dá)計(jì)數(shù)上限之前沒(méi)有被復(fù)位，它會(huì)一直計(jì)數(shù)到0XFFFFFFFF然后翻轉(zhuǎn)到0X00000000，該事件不會(huì)產(chǎn)生中斷。如果需要，可以用匹配寄存器檢測(cè)溢出。

4.預(yù)分頻寄存器（T0PR、T1PR）

32位預(yù)分頻寄存器指定了預(yù)分頻計(jì)數(shù)器的最大值

5.預(yù)分頻計(jì)數(shù)器寄存器（T0PC、T1PC）

預(yù)分頻計(jì)數(shù)器使用某個(gè)常量來(lái)控制Pclk的分頻，可實(shí)現(xiàn)控制定時(shí)器分辨率和定時(shí)器溢出之間的關(guān)系。預(yù)分頻計(jì)數(shù)器每個(gè)Pclk周期加1，當(dāng)達(dá)到預(yù)分頻寄存器中保存的值時(shí)，定時(shí)器計(jì)數(shù)器加1，預(yù)分頻計(jì)數(shù)器在下個(gè)Pclk周期復(fù)位。當(dāng)PR=0時(shí)，

定時(shí)器計(jì)數(shù)器每個(gè)Pclk加1,；當(dāng)PR=1時(shí)，定時(shí)器計(jì)數(shù)器每2個(gè)Pclk周期加1，如下圖所示。

下面介紹第二部分寄存器，匹配功能寄存器組。

匹配功能寄存器組包括匹配寄存器、匹配控制寄存器和外部匹配寄存器。其中，匹配寄存器用來(lái)存放定時(shí)器的匹配值，發(fā)生匹配事件時(shí)，匹配控制寄存器用來(lái)設(shè)置定時(shí)器的工作。而外部匹配寄存器則用來(lái)設(shè)置匹配輸出引腳的動(dòng)作。

1.匹配寄存器（MR0~MR3）

匹配寄存器連續(xù)與定時(shí)器計(jì)數(shù)值(TC)相比較，當(dāng)兩個(gè)值相等時(shí)，則自動(dòng)觸發(fā)產(chǎn)生中斷，復(fù)位定時(shí)器計(jì)數(shù)器或停止計(jì)數(shù)器，執(zhí)行的動(dòng)作由MCR寄存器控制。

2.匹配控制寄存器（T0MCR、T1MCR）

控制匹配發(fā)生時(shí)定時(shí)器進(jìn)行的操作。

3.外部匹配寄存器（T0EMR，T1EMR）

外部匹配寄存器提供外部匹配引腳MATn.0~MATn.3(n為0或1)的控制和狀態(tài)。當(dāng)匹配輸出為PWM輸出時(shí)，外部匹配寄存器的功能由PWM決定。

下面介紹的是捕獲功能寄存器組

它包括：捕獲寄存器和捕獲控制寄存器。其中捕獲控制寄存器用來(lái)設(shè)置捕獲信號(hào)，發(fā)生捕獲事件時(shí)，定時(shí)器的計(jì)數(shù)值保存到捕獲寄存器中。

1.捕獲寄存器（CR0~CR3）

每個(gè)捕獲寄存器都與一個(gè)器件管腳相關(guān)聯(lián)。當(dāng)管腳發(fā)生特定的事件時(shí)，可將定時(shí)器計(jì)數(shù)值裝入該寄存器，捕獲控制寄存器的設(shè)定決定捕獲功能是否使能以及捕獲事件在管腳的上升沿、下降沿或是雙邊沿發(fā)生。

2.捕獲控制寄存器

功能有：

設(shè)置捕獲事件發(fā)生的位置，上升沿，下降沿還是上升沿+下降沿

捕獲事件發(fā)生時(shí)，是否產(chǎn)生中斷。

下圖寄存器描述中，n代表定時(shí)器的編號(hào)0或1，每路捕獲功能，都是由三個(gè)位控制的。

最后剩下的就是一些跟定時(shí)器0和1有關(guān)的其他寄存器

1.計(jì)數(shù)控制寄存器（T0CTR、T1CTR）

計(jì)數(shù)控制寄存器用來(lái)選擇定時(shí)模式還是計(jì)數(shù)模式，同時(shí)在計(jì)數(shù)模式下，用來(lái)選擇引腳和選擇邊沿計(jì)數(shù)（上升沿還是下降沿）

選擇計(jì)數(shù)模式后，捕獲輸入引腳（由CTCR[3：2]來(lái)選擇）在每個(gè)Pclk的上升沿采樣。在比較兩個(gè)連續(xù)的捕獲輸入引腳采樣值之后，將會(huì)識(shí)別為上升沿、下降沿。邊沿的任一種或捕獲輸入引腳的電平有沒(méi)有變化。只有CTCR[1:0]設(shè)置的事件被識(shí)別后，定時(shí)計(jì)數(shù)器才會(huì)增加。

給計(jì)數(shù)器提供的外部時(shí)鐘有些限制。因?yàn)樾枰B續(xù)兩個(gè)Pclk的上升沿才能識(shí)別一個(gè)捕獲輸入引腳的變化，捕獲輸入引腳的輸入頻率不能超過(guò)Pclk的1/2，這種情況下，高/低電平的持續(xù)時(shí)間必須不小于1/Pclk。

2.PWM控制寄存器（PWM0CON,PWM1CON）

此寄存器用來(lái)控制匹配輸出為PWM輸出。每個(gè)匹配輸出可獨(dú)立的設(shè)置為PWM輸出。對(duì)于每個(gè)定時(shí)器，最多可以選擇3個(gè)單邊沿PWM輸出在MATn.2:0上。另外一個(gè)匹配寄存器用來(lái)決定PWM輸出的周期，當(dāng)其他任何一個(gè)匹配寄存器發(fā)生匹配時(shí)，PWM輸出將置為高電平。定時(shí)器可被選擇作為PWM周期的匹配寄存器復(fù)位。當(dāng)定時(shí)器復(fù)位為0時(shí)，所有PWM的輸出將會(huì)置為低電平。

下面是單邊沿控制PWM輸出的規(guī)則：

1.除了在匹配值為0的情況之外，每個(gè)PWM周期的開(kāi)始，所有控制的PWM輸出為低（此時(shí)定時(shí)器設(shè)置為0）

2.匹配寄存器發(fā)生匹配時(shí)，相關(guān)的PWM輸出將會(huì)置高。如果沒(méi)有匹配發(fā)生（例如，匹配值大于PWM周期），PWM輸出將會(huì)一直輸出低電平

3.如果匹配寄存器的值大于PWM輸出周期，且PWM的輸出為高電平，則在定時(shí)器復(fù)位時(shí)，PWM輸出將會(huì)被清零。

4.如果有一個(gè)匹配寄存器的值跟PWM周期值一樣，則在下一個(gè)時(shí)鐘PWM周期計(jì)數(shù)時(shí)鐘之后將會(huì)復(fù)位，因此，一個(gè)PWM將由一個(gè)時(shí)鐘寬度的高電平組成，寬度由PWM的計(jì)數(shù)時(shí)鐘決定。

5.如果一個(gè)匹配寄存器的值為0，則第一次的PWM輸出為高電平。同時(shí)在定時(shí)器復(fù)位之后還將一直保持高電平。

接著說(shuō)明關(guān)于定時(shí)器的中斷。

LPC2103有兩個(gè)32位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器可以產(chǎn)生8種類(lèi)型的中斷。4路匹配中斷、4路捕獲中斷，可以讀取中斷標(biāo)志寄存器（TnIR）來(lái)區(qū)分中斷類(lèi)型。下圖是定時(shí)器中斷與向量中斷控制器（VIC）的關(guān)系

1.匹配中斷

LPC2103定時(shí)器溢出不會(huì)產(chǎn)生中斷，但匹配可以產(chǎn)生中斷。每個(gè)定時(shí)器都有4個(gè)匹配寄存器，存放匹配值。當(dāng)定時(shí)器的計(jì)數(shù)值TC等于MR時(shí)，就可以產(chǎn)生中斷。切寄存器TnMCR控制匹配中斷的使能。下圖就是以定時(shí)器0為例的匹配中斷說(shuō)明：

2.捕獲中斷

當(dāng)定時(shí)器的捕獲引腳CAP上出現(xiàn)特定捕獲信號(hào)時(shí)，可以產(chǎn)生中斷。下圖以CAP0.0為例說(shuō)明：

以上就是定時(shí)器0和定時(shí)器1的全部?jī)?nèi)容了，感覺(jué)LPC2103的定時(shí)器還是蠻強(qiáng)大的。下來(lái)做個(gè)簡(jiǎn)易的頻率計(jì)鞏固這節(jié)的知識(shí)。

參考《EasyARM2103教材》