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1、嵌入式系统开发与嵌入式系统开发与应用定时器应用定时器第1页，本讲稿共26页主要内容概述结构寄存器应用举例第2页，本讲稿共26页第3页，本讲稿共26页一、概 述1、S3C2410X定时器的主要特性p5个16位定时器；p2个8位预分频器和2个4位分频器；p可编程PWM输出占空比；p具有初值自动重装连续输出模式和单脉冲输出模式；p具有死区生成器。S3C2410有5个16位的定时器，定时器03具有PWM（脉宽调制）功能。定时器4是一个内部定时器，没有输出引脚，供内部使用。定时器0有死区产生器，通常用于大电流设备控制。有2个8位预分频器和2个4位分频器。定时器0 和定时器1 分享同一个8 位的预分频器和
2、分频器，定时器2、3、4 分享另一个预分频器和分频器，分频器有1/2、1/4、1/8、1/16这4种分频值。定时器从分频器接收自己的时钟信号，时钟分频器从相应的预分频器接收时钟信号。第4页，本讲稿共26页2、PWM（脉宽调制）概念 PWM（脉宽调制）：就是只对一方波序列信号的占空比按照要求进行调制，而不改变方波信号的其它参数，即不改变幅度和周期，因此脉宽调制信号的产生和传输，都是数字式的。用脉宽调制技术可以实现模拟信号：如果调制信号的频率远远大于信号接受者的分辨率，则接收者获得的是信号的平均效果，不能感知数字信号的0和1，其信号大小的平均值与信号的占空比有关，信号的占空比越大，平均信号越强，其
3、平均值与占空比成正比。只要带宽足够（频率足够高或周期足够短），任何模拟信号都可以使用PWM 来实现。PWM技术的应用：借助于微处理器，使用脉宽调制方法实现模拟信号是一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。第5页，本讲稿共26页二、结构与工作原理1、定时器结构（1）时钟控制：系统为每个定时器设置有：预分频器、分频器。（2）定时器组成（5部分）：减法计数器、初值寄存器、比较寄存器、观察寄存器、控制逻辑等部分构成。第6页，本讲稿共26页定时器结构图预分频器预分频器8位位分频器分频器1/21/41/81/16TCLK0/1计数器计数器观观察察寄寄存存器器比较寄存器比较寄
4、存器PCLK五五选选一一开开关关初初值值寄寄存存器器控控制制逻逻辑辑TOUT中断中断第7页，本讲稿共26页2、工作原理（1）定时器工作过程装入初值、启动计数，计数结束产生中断请求，并且可以重装初值连续计数。如下图所示。第8页，本讲稿共26页（2）初值自动重装、手动装载和双缓冲初值自动重装功能：5个定时器都具有此功能。当计数器中值减到0后，若设置了自动重装功能，则在下一计数周期开始前将初值装入计数器重新计数。初值手动装载功能：在启动计数前，必须使用手动装载功能将初值装入计数器，而初值自动重装仅是一次计数结束后重新装入初值。双缓冲功能：如果定时器正在工作，此时写入新的数据到TCNTBn、或者到TC
5、MPBn，该写入的数据不影响本次定时器的操作。当定时器到达0后下一次运行定时器时，新写入的TCNTBn、或者TCMPBn才生效。第9页，本讲稿共26页（3）PWM输出寄存器TCMPB的作用：当计数器TCNT中的值减到与TCMPB的值相同时，TOUT的输出值取反。改变TCMPB的值，便改变了输出方波的占空比。TOUT的输出可以设置为反相输出，如下图所示。第10页，本讲稿共26页第11页，本讲稿共26页（4）死区产生器l死区的概念：是一小段时间间隔，在这个时间间隔内，禁止两个开关同时处于开启状态。死区是在功率设备控制中常采用的一种技术，防止两个开关同时打开起反作用。lS3C2410的timer0具
6、有死区发生器功能，可用于控制大功率设备。第12页，本讲稿共26页死区发生器开启前后输出波形对比死区发生器开启前后输出波形对比第13页，本讲稿共26页（5）DMA请求模式S3C2410中定时器的DMA功能：系统中的5个定时器都有DMA请求功能，但是在同一时刻只能设置一个使用DMA功能，通过设置其DMA模式位来实现。DMA请求过程：定时器可以在任意时间产生DMA请求，并且保持DMA请求信号（nDMA_REQ）为低直到定时器收到ACK信号。当定时器收到ACK信号时，它使请求信号变得无效。DMA请求与中断的关系：如果一个定时器被配置为DMA模式，该定时器不会产生中断请求了。其他的定时器会正常的产生中断
7、。第14页，本讲稿共26页3、计数时钟和输出计算1）定时器输入时钟频率f Tclk（即计数时钟频率）：f Tclk=f pclk(Prescaler+1)分频值式中：Prescaler，预分频值，0-255；分频值为1/2、1/4、1/8、1/16。2）PWM输出时钟频率：PWM输出时钟频率=f Tclk TCNTBn3）PWM输出信号占空比（即高电平持续时间所占信号周期的比例）：PWM输出信号占空比=TCMPBn TCNTBn第15页，本讲稿共26页定时器最大、最小输出周期设PCLK的频率为50MHz，经过预分频和分频器后，送给定时器的可能计数时钟频率由表4-7-1给出。第16页，本讲稿共2
8、6页表4-7-1 定时器最大、最小输出周期分频值最小输出周期(预分频器=0、TCNTBn=1)最大输出周期(预分频器=255、TCNTBn=65535)最小输出周期(预分频器=0、TCNTBn=65535)最小输出周期(预分频器=0、TCNTBn=255)1/225.00MHz(0.04s)0.6710s381Hz976561/412.50MHz(0.08s)1.3421s191Hz488281/86.250MHz(0.16s)2.6843s95Hz244141/163.125MHz(0.32s)5.3686s48Hz12207第17页，本讲稿共26页三、定时器专用寄存器共有6种、17个寄存器
9、TCNTBn-Timern计数初值寄存器（计数缓冲寄存器），16位TCMPBn-Timern比较寄存器（比较缓冲寄存器），16位TCNTOn-Timern计数读出寄存器，16位Register Address R/W Description Reset Value TCFG00 x51000000 R/W 配置寄存器 00 x00000000 TCFG10 x51000004 R/W 配置寄存器 10 x00000000 TCON 0 x51000008 R/W 控制寄存器0 x00000000TCNTBn0 x510000 xx R/W 计数初值寄存器(5个)0 x0000TCMPBn0 x
10、510000 xxR/W比较寄存器(4个)0 x0000TCNTOn0 x510000 xxR观察寄存器(5个)0 x0000第18页，本讲稿共26页Dead zone length-死区宽度设置位其值N为：0255，以timer0的定时时间为单位死区宽度为：（N+1）timer0的定时时间Prescaler1-timer2、3、4的预分频值其值N为：0255输出频率为：PCLK（N+1）Prescaler0-timer0、1的预分频值其值N为：0255输出频率为：PCLK（N+1）1、TCFG0-预分频器配置寄存器3124231615870保留（为0）Dead zone lengthPres
11、caler1Prescaler0第19页，本讲稿共26页2、TCFG1-DMA模式与分频选择寄存器DMA mode-DMA通道选择设置位0000：不使用DMA方式，所有通道都用中断方式0001：选择timer00010：选择timer10011：选择timer20100：选择timer30101：选择timer4011X：保留MUX4 MUX0-timer4timer0分频值选择0000：1/20001：1/40010：1/8 0011：1/1601XX：选择外部TCLK0、1（对timer0、1是选TCLK0，对timer4、3、2是选TCLK1）31 2423 20191615121187
12、 43 0保留（为0）DMA modeMUX4MUX3MUX2MUX1MUX0第20页，本讲稿共26页TL4TL0-计数初值自动重装控制位 0：单次计数1：计数器值减到0时，自动重新装入初值连续计数。TUP4TUP0-计数初值手动装载控制位。0：不操作1：立即将TCNTBn中的计数初值装载到计数寄存器TCNTn中。说明：如果没有执行手动装载初值，则计数器启动时无初值。121110987543210TR2TL1TO1TUP1TR1保留DZETL0TO0TUP0TR03、TCON-定时器控制寄存器312322212019181716151413保留TL4TUP4TR4TL3TO3TUP3TR3TL
13、2TO2TUP2第21页，本讲稿共26页TR4TR0-TIMER4TIMER0运行控制位0：停止1：启动对应的TIMERTO3TO0-TIMER4TIMER0输出控制位0：正相输出1：反相输出DZE-TIMER0死区操作控制位0：禁止死区操作 1：使能死区操作121110987543210TR2TL1TO1TUP1TR1保留DZETL0TO0TUP0TR03、TCON-定时器控制寄存器（续）312322212019181716151413保留TL4TUP4TR4TL3TO3TUP3TR3TL2TO2TUP2第22页，本讲稿共26页四、定时器的使用1、定时器初始化方法（1）写TCFG0，设置计数
14、时钟的预分频值和Timer0死区宽度；（2）写TCFG1，选择各个定时器的分频值和DMA、中断服务；（3）对TCNTBn和TCMPBn分别写入计数初值和比较初值；（4）写TCON，设置计数初值自动重装、手动装载初值、设置反相输出；（5）再写TCON，清除手动装载初值位、设置正相输出、启动计数。2、定时器停止运行方法写TCON，禁止计数初值自动重装。（一般不使用运行控制位停止运行）第23页，本讲稿共26页3、定时器操作例子（1）按照前面初始化定时器；设置TCNTBn=160(50+110)，TCMPBn=110；手动装入初值后，又重设TCNTBn=80，TCMPBn=40；（2）启动定时器,按第
15、一个初值计数；（3）与第一个比较值相同，输出取反；（4）第一次计数结束，自动重装初值80、40；（5）在第一次中断处理程序又重设TCMPBn=60；（8）在第二次中断处理程序禁止自动重装初值，准备结束计数；（10）第三次计数结束，不再计数。50 110 40 40 20 60 1 2 3 4 6 7 9 105 8TOUTn第24页，本讲稿共26页代码分析代码分析第25页，本讲稿共26页参考资料：参考资料：p嵌入式系统设计与实例开发嵌入式系统设计与实例开发pARM9嵌入式系统设计基础教程嵌入式系统设计基础教程p嵌入式系统开发原理与实践嵌入式系统开发原理与实践pARM体系结构与编程体系结构与编程pARM程序分析与设计程序分析与设计第26页，本讲稿共26页