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1、Timer_A,1、概述,定时器在任何单片机中都具有极其重要的作用。 单片机是顺序执行指令，把CPU看成是人，一个每次只能干一件事的人。 没有定时器的帮助，人就会像在监狱服刑一样.,犯人的一天,早上起床，吃早饭，干苦力、放风、吃晚饭、睡觉、早上起床. 偶尔有的变数就是有人探监（外部中断）。 可怕的是，如果吃饭时“耳背”，狱警喊停没听见，那作为犯人就必须一直吃下去，干苦力时出了岔子就更悲催了。,自由人的一天,起床：相当于main循环的起始。 刷牙：相当于执行各种inital操作，此task主人（CPU）必须亲力亲为，并且不能被其他事打扰。 烧水：代表不需要人（CPU）一直干的task。,烧水Ta
2、sk,主人灌好烧水壶打开灶台火焰。不巧的是烧水壶并没有水烧好的鸣响（外设中断），怎么办？最傻的办法是人一直盯着看烧水的过程。但是有定时器，主人就不必要这么做，因为烧好一壶水的时间基本是知道的，主人设定好闹钟就可以去看报纸（其他任务）或者打瞌睡了（休眠）。待闹钟响起，人去关火，泡咖啡.,敲门Event,敲门：有访客敲门相当于突发事件event。假设主人住在大庄园里，又恰巧没有门铃（外部中断）怎么办？难道要主人成天蹲在大门口吗？ 不用，有定时器呢。假定访客敲门都最少会敲5分钟，主人将定时器设定为5分钟响一次，每5分钟去门口看一次，这样就不会错过客人来访了。其他时间，主人可以打dota或者发呆。,吃
3、药Event,吃药：假如主人每隔1小时需要吃药一次，这相当于对时间要求严格的task，按理说这不就是用个闹钟就完了吗。憋屈的是，主人只有1个闹钟，已经用在“接客”上了，怎么办？ 没关系，主人可以数定时5分钟的闹钟响了多少次，数够12次就吃药。类似的方法，主人可以数着闹钟的“节拍”处理其他时间要求严格的task。,来访Event,好了，5分钟去大门口看一次，真有访客了，可分为两种情况，送快递的（不需要立刻后续处理的event）或是上门拜访的（需要立刻接待处理的event）。调用事件处理函数。 因为对于快递包裹，主人验货收下即可（写全局变量标志位），以后有时间再研究包裹内的物品。而上门拜访的客人，
4、主人立刻亲自接待（中断子函数，占用CPU）。,看门狗复位,客人赖着不走：客人脑子进水了说个没完没了（程序跑飞或外设错误），影响主人正常生活了，怎么办？ 没事，幸好有看门狗定时器在，每隔设定时间，必须喂狗（重置看门狗定时器），否则设定时间一到，看门狗该咬人了（重启单片机）。主人的一天要重新开始了。,总结,总结一下主人的一天，一个住着大庄园的主人，却没有仆人（有的话成双CPU了）。还非常憋屈的没有自动报警的烧水壶，庄园大门没有门铃，吃药都没有专人伺候。 但是依靠1个闹钟（定时器），主人还是可以惬意的生活，有时间打dota，有时间打盹。甚至当“天下大乱”的时候，还有看门狗可以让一天重来。,单片机的入
5、门,定时器作为单片机中最有用的片内外设，就是为弥补顺序执行程序这个“死脑经”缺陷而量身定做的。学会使用定时器的思想，才算真正是单片机入了门。,2、 Timer_A模块,除了概述中最基本的定时器功能外，定时器还有很多种不同的构造（辅助功能），以更方便的为人所利用，比如一个倒计时方式的闹钟可能更有用。 MSP430单片机中Timer_A定时器就是一种辅助功能强大的定时器，具备PWM输出、捕获等极其有用功能。 TA的构造原理具备普世价值。,TA原理框图,3 TA的16位定时器,Timer_A的核心单元是一个16位的主定时器，其实也就是个16位计数器，如果计数脉冲的频率精确稳定的话，计数的同时就是计时
6、。 主定时器的工作模式MCx寄存器可配置4种模式，其中MCx=00为停止，无需解释。剩下3种，连续技术模式、增计数模式、增减计数模式，就算是初学者也有必须知道的一清二楚!,3.1连续计数模式,一定要计满65536才复位 周期仅由时钟源决定,3.2 增计数模式,计到TACCR0寄存器的值时，复位,周期不仅由时钟源决定 而且由TACCR0决定,3.2 增减计数模式,计数到TACCR0寄存器的值时，改为减计数。,3.3 主定时器的一般设置,确定计数脉冲的来源寄存器TASSELx及分频值寄存器IDx，反正翻来覆去就那么几种来源，用到再说。 确定定时器的工作模式寄存器MCx，重复的从0增计数到 TACC
7、R0 又减计数到0,产生中断的时刻,连续计数和增计数都是在“尖峰时刻”产生中断。,增减计数是在“谷底”产生TA的中断TAIFG。 注意对比相同TACCR0情况下： 增减计数的周期是增计数的2倍,4 Timer_A的捕获/比较模块CCRx,所有捕获/比较模块CCRx都必须依靠16位定时器工作。,捕获模块Capture：可以判断输入信号的边沿，并瞬间用TACCRx寄存器记录下边沿时刻（TAR值），用于精确测定脉宽或频率。 比较模块Comparator：通过将TAR寄存器值与TACCRx中预设值比较，自动按“预设方案”反转IO电平，可以自动生成各种波形。 捕获/比较共用了TACCRx寄存器，所以不能
8、同时使用，CAP寄存器位用于选择捕获/比较工作模式。CAP=0为比较，CAP=1为捕获。,4.1 捕获模块,设为连续计数模式,1、两次上升沿的差就是周期 2、上升沿和下降沿的差就是脉宽,捕获法与中断法的区别,1、捕获模块是瞬间记录数据到TACCRx。 2、中断的方法是先响应中断，在中断中读取TAR的值，误差比较大。 3、捕获后，不需要CPU立即响应，数据已经在TACCR0里，有空再处理。 4、中断法必须立刻响应，否则误差就大到没边了。,捕获的若干常见问题,1、周期和脉宽超过65536最大计数值怎么办？ 答： TAR到达65536溢出后，i+，数i的值，就可以把时间标尺无限延长。 2、长时间不读
9、取TACCR0会发生什么？ 答：下次捕获事件到达时，如果上次的TACCRx没被读取，则会触发COV中断标志。,4.2 比较模块,比较模块是用于自动产生波形的。,比较模块概述,8种OUTMODx规则配合主定时器TAR的3种模式（连续计数、增计数、增减计数），可以无需CPU干预生成各种波形。 这样的排列组合将有24种，但是只有几种组合是“有用的”，用于生成以下4种特定波形：,单稳态波形,普通PWM,CCR1和CCR2各可生成1路。普通PWM的占空比可调范围0100%。,带死区控制的双路对称PWM,死区PWM的占空比可调范围必须小于50%，具体留多少余量，由死区时间决定。,3路 50%占空比方波,占
10、空比不可调，必须是50%，但相位可调,模式0,通过CCRx模块各自的OUT控制位控制TAx输出，像操作普通IO口那样。 一般用于程序预设定TAx的电平，相当于init一下TA管脚的初始电平。,模式1和模式5,模式3和模式7,TACCR0已被用于设定周期（频率） 所以只有TA1和TA2能输出PWM,模式2和模式6:双路死区PWM,模式4：最多3路移相方波,4 总结,定时器极其有用，一个仅有闹钟功能的定时器都可以使单片机化腐朽为神奇。 捕获模块Caputure就是一个能把待测信号边沿时刻瞬间“自动”记录的装置，能精确记录边沿时刻。 比较模块Comparator可以自动的基于主时钟去产生各种信号，而
11、不需要CPU操心。,5 TA_PWM库,当我们编写一个库函数时，首先需要穷举函数传入参数有哪些，这些参数不一定要写在一个超级大函数里。应区分哪些传入参数是一次性写入一般不会再改变，哪些传入参数可能会被频繁调用，分别用函数来描述。,5.1 库函数分析,时钟来源、分频系数、主定时器工作模式和捕获模块工作模式一般一次写入。应建立TA_PWM_Init()函数来设置。 CCR0的比较值TACCR0用于设定周期，在程序运行中可能会单独要求改变。应建立TA_PWM_SetPeriod ()函数来随时设定。,库函数分析,CCR1/2的比较值TACCR1/2用于设定占空比，在程序运行中可能会单独要求改变。应建
12、立TA_PWM_SetPermill()函数单独设定。 注：Permill的字面含义是千分比，这里不用百分比的原因是，一般PWM精度都要达到0.1%，使用百分比将出现浮点数。而用浮点数运算速度会奇慢，所以占空比设定应使用千分比，避免浮点数。,库函数分析,对于比较重要的传入参数类函数，程序中应判断传入参数的合理性，能修正则修正，不能修正则需返回错误。 关于代码的花哨方面：寄存器赋值几乎都需要一条一条写代码，很少能用神乎其技的方法批量写（除非是寄存器地址连续）。所以，对于大部分都是配置寄存器的库函数，写起来会非常长。,5.2 头文件,5.3 TA0_PWM_Init(),我们在编程中，总是会有大量
13、的初始化函数，这类函数的共同特点就是一般只需设定一次，不会被经常修改。初始化函数有的非常简单，有的就任务繁重，本例中，初始化函数需要做以下几件事：,定时器CLK的来源、分频值。这个简单，对传入参数进行“翻译”并配置寄存器即可。 主定时器的工作模式。这需要判断是普通PWM还是带死区PWM，普通PWM则为增计数模式，带死区PWM时，主定时器应配置为增减模式。 比较模块的设置。普通PWM时，超前PWM（上升沿在主定时0位置）配置模式7，滞后PWM配置模式3。带死区PWM时，两路输出都必须开启，并且一路模式为6另一路必须为2。 传入参数错误时，退出函数并返回错误代码0。配置成功返回1。,宏定义TA口,
14、/=TA_PWM.c= #include msp430g2553.h #define DEADTIME 20/预设死区时间，以TA的clk为单位 /*设定TA输出IO口，目前设定为MSP430G2553，20Pin封装无TA0.2*/ #define TA01_SET P1SEL |= BIT6; P1DIR |= BIT6/P1.6 #define TA02_SET P3SEL |= BIT0; P3DIR |= BIT0/P3.0 #define TA11_SET P2SEL |= BIT2; P2DIR |= BIT2/P2.2 #define TA12_SET P2SEL |= BIT
15、4; P2DIR |= BIT4/P2.4 #define TA01_OFF P1SEL/ 清除以前设置 switch(Clk) /为定时器TA选择时钟源 case A: case a: TA0CTL|=TASSEL_1; break; /ACLK case S: case s: TA0CTL|=TASSEL_2; break; /SMCLK case E: TA0CTL|=TASSEL_0; break; /外部输入(TACLK) case e: TA0CTL|=TASSEL_3; break; /外部输入(TACLK取反) default : return(0); /设置参数有误，返回0 switch(Div) /为定时器TA选择分频系数 case 1: TA0CTL|=ID_0; break; /1 case 2: TA0CTL|=ID_1; break; /2 case 4: TA0CTL|=ID_2; break; /4 case 8: TA0CTL|=ID_3; break; /8 default : return(0); /设置参数有误，返回0 ,设置PWM周期,设置占空比,1.6 调用TA_PWM举例,工程目录,
