S3C2440的PWM及定時(shí)器的使用

時(shí)間：2018-08-20 16:20:01

關(guān)鍵字： pwm s3c2440 定時(shí)器

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[導(dǎo)讀]s3c2440芯片中一共有5個(gè)16位的定時(shí)器，其中有4個(gè)定時(shí)器（定時(shí)器0~定時(shí)器3）具有脈寬調(diào)制功能,即他們都有個(gè)輸出引腳，可以通過定時(shí)器來控制引腳周期性的高低電平變化，定時(shí)器4沒有輸出引腳。上次脫機(jī)運(yùn)行PWM測試程序?qū)?

s3c2440芯片中一共有5個(gè)16位的定時(shí)器，其中有4個(gè)定時(shí)器（定時(shí)器0~定時(shí)器3）具有脈寬調(diào)制功能,即他們都有個(gè)輸出引腳，可以通過定時(shí)器來控制引腳周期性的高低電平變化，定時(shí)器4沒有輸出引腳。上次脫機(jī)運(yùn)行PWM測試程序?qū)嶒?yàn)的時(shí)候就用到了這塊，所以這次將PWM和定時(shí)器放在一起來學(xué)習(xí)。

定時(shí)器部件的時(shí)鐘源為PCLK，首先通過兩個(gè)8位預(yù)分頻器降低頻率，定時(shí)器0和1共用第一個(gè)預(yù)分頻器，2，3，4共用第二個(gè)預(yù)分頻器。預(yù)分頻器輸出接入第二級分頻器，可以生成5種分頻信號(1/2，1/4，1/8，1/16，TCLK)，其中8位預(yù)分頻器是可編程，根據(jù)裝載值來分頻PCLK，值儲(chǔ)存在TCFG0和TCFG1中。

定時(shí)器內(nèi)部控制邏輯工作流程如下：

1.程序初始，先設(shè)置TCMPBn、TCNTBn這兩個(gè)寄存器，分別表示定時(shí)器n的比較值和初始計(jì)數(shù)值。

2.然后設(shè)置TCON寄存器啟動(dòng)定時(shí)器n，這時(shí)TCMPBn、TCNTBn值將被裝入內(nèi)部寄存器TCMPn、TCNTn。在定時(shí)器n的工作頻率下，TCNTn開始減1計(jì)數(shù)，其值可以通過讀取TCNTOn得知。

3.當(dāng)TCNTn值等于TCMPn值的時(shí)候，定時(shí)器n的輸出管腳TOUTn反轉(zhuǎn)；TCNTn繼續(xù)減1計(jì)數(shù)。

4.當(dāng)TCNTn值為0，輸出管腳TOUTn再次反轉(zhuǎn)，并觸發(fā)定時(shí)器n中斷(中斷使能)。

5.當(dāng)TCNTn值為0，如果在TCON寄存器中將定時(shí)器n設(shè)為自動(dòng)加載，則TCMPBn、TCNTBn值將被自動(dòng)裝入內(nèi)部寄存器TCMPn、TCNTn中，進(jìn)入下一個(gè)計(jì)數(shù)流程。

定時(shí)器n的輸出管腳TOUTn初始狀態(tài)為高電平，然后會(huì)兩次反轉(zhuǎn)，也可以通過TCON寄存器設(shè)定其初始電平，這樣輸出就完全反相了。通過設(shè)置TCMPBn、TCNTBn可以設(shè)置TOUTn輸出信號的占空比，這樣就是所謂的PWM。這里PWM的原理就不做介紹了。

下面介紹定時(shí)器的幾種重要寄存器，每一種我們都以定時(shí)器0為例。

1.TCFG0寄存器

[7:0]，[15:8]各8位分別被用于控制預(yù)分頻器0，1，值為0~255。經(jīng)過預(yù)分頻器出來的時(shí)鐘頻率為：PCLK/(prescaler+1)。

2.TCFG1寄存器

經(jīng)過預(yù)分頻器得到的時(shí)鐘將進(jìn)入2次分頻，這個(gè)寄存器就是設(shè)置2次分頻系數(shù)的。這樣定時(shí)器的工作頻率為：PCLK/(prescaler+1)/(divider value)，其中prescaler=0~255，divider value=2，4，6，8。

3.TCON寄存器

TCON寄存器位[3:0]、[11:8]、[15:12]、[19:16]、[22:20]分別用于定時(shí)器0~4，位[4]為死區(qū)使能位，[7:5]為保留位。除了定時(shí)器4沒有輸出反轉(zhuǎn)位外，其他位功能相似，這里以定時(shí)器0為例加以說明。位[0]開啟停止位：0停止定時(shí)器，1開始定時(shí)器。[1]手動(dòng)更新位：0無用，1將TCNTBn/TCMPBn寄存器的值裝入內(nèi)部寄存器TCNTnTCMPn中。[2]輸出反轉(zhuǎn)：0不反轉(zhuǎn)，1反轉(zhuǎn)。[3]自動(dòng)加載：0不自動(dòng)加載，1自動(dòng)加載。

4.TCNTBn/TCMPBn寄存器

5.TCNTOn寄存器

下面就具體介紹如何實(shí)現(xiàn)PWM功能。

1、PWM是通過引腳TOUT0~TOUT3輸出的，而這4個(gè)引腳是與GPB0~GPB3復(fù)用的，因此要實(shí)現(xiàn)PWM功能首先要把相應(yīng)的引腳配置成TOUT輸出。

2、再設(shè)置定時(shí)器的輸出時(shí)鐘頻率，它是以PCLK為基準(zhǔn)，再除以用寄存器TCFG0配置的prescaler參數(shù)，和用寄存器TCFG1配置的divider參數(shù)。

3、然后設(shè)置脈沖的具體寬度，它的基本原理是通過寄存器TCNTBn來對寄存器TCNTn（內(nèi)部寄存器）進(jìn)行配置計(jì)數(shù)，TCNTn是遞減的，如果減到零，則它又會(huì)重新裝載TCNTBn里的數(shù)，重新開始計(jì)數(shù)，而寄存器TCMPBn作為比較寄存器與計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)TCNTn等于TCMPBn時(shí)，TOUTn輸出的電平會(huì)翻轉(zhuǎn)，而當(dāng)TCNTn減為零時(shí)，電平會(huì)又翻轉(zhuǎn)過來，就這樣周而復(fù)始。因此這一步的關(guān)鍵是設(shè)置寄存器TCNTBn和TCMPBn，前者可以確定一個(gè)計(jì)數(shù)周期的時(shí)間長度，而后者可以確定方波的占空比。由于s3c2440的定時(shí)器具有雙緩存，因此可以在定時(shí)器運(yùn)行的狀態(tài)下，改變這兩個(gè)寄存器的值，它會(huì)在下個(gè)周期開始有效。

4、最后就是對PWM的控制，它是通過寄存器TCON來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)不想計(jì)數(shù)了，可以使自動(dòng)重載無效，這樣在TCNTn減為零后，不會(huì)有新的數(shù)加載給它，那么TOUTn輸出會(huì)始終保持一個(gè)電平（輸出反轉(zhuǎn)位為0時(shí)，是高電平輸出；輸出反轉(zhuǎn)位為1時(shí)，是低電平輸出），這樣就沒有PWM功能了，因此這一位可以用于停止PWM。

總的來說PWM功能其實(shí)就是對2440定時(shí)器的應(yīng)用。

下面我們來分析上次脫機(jī)運(yùn)行PWM測試程序中沒有分析的Buzzer_Freq_Set函數(shù)。函數(shù)如下：

void Buzzer_Freq_Set( U32 freq )

{

rGPBCON &= ~3;

rGPBCON |= 2;

rTCFG0 &= ~0xff;

rTCFG0 |= 15;

rTCFG1 &= ~0xf;

rTCFG1 |= 2;

rTCNTB0 = (PCLK>>7)/freq;

rTCMPB0 = rTCNTB0>>1;

rTCON &= ~0x1f;

rTCON |= 0xb;

rTCON &= ~2;

}

首先rGPBCON &= ~3;其他位不變，只是把最低2位清0。

rGPBCON |= 2;最低2位賦值為10。

這兩句話的作用是讓GPBCON寄存器最低兩位為10，即配置GPB0為復(fù)用功能TOUT0作為PWM輸出。

rTCFG0 &= ~0xff; TCFG0寄存器低8位清0，即使用定時(shí)器0。

rTCFG0 |= 15;賦值給TCFG0寄存器低8位，prescaler = 15。

rTCFG1 &= ~0xf; TCFG1只是最低4位清0，使用定時(shí)器0。

rTCFG1 |= 2;定時(shí)器0二次分頻divider value=8。

rTCNTB0 = (PCLK>>7)/freq;這里是配置計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)緩沖寄存器，讓PCLK/2^7/freq得到完成一個(gè)PWM周期需要計(jì)數(shù)值。因?yàn)橥ㄟ^前面的設(shè)置，我們知道定時(shí)器的工作頻率=PCLK/(15+1)/8=PCLK/(2^7)，即PCLK>>7，所以定時(shí)器工作頻率/PWM freq(PWM周期/定時(shí)器計(jì)一次數(shù)的周期)=計(jì)數(shù)值。

rTCMPB0 = rTCNTB0>>1;這里是配置計(jì)時(shí)器的比較緩沖寄存器，讓比較值為初始值的一半，即設(shè)定了PWM的占空比為50%。

rTCON &= ~0x1f;和rTCON |= 0xb;這兩句同上，給TCON最低5位賦值，開啟定時(shí)器，第一次使用定時(shí)器手動(dòng)更新以便裝入TCNTB0和TCMP0的值，關(guān)閉反相器，自動(dòng)加載，disable死區(qū)。

rTCON &= ~2;清0手動(dòng)更新位。

這就完成了PWM的設(shè)置。

當(dāng)我們完成試驗(yàn)退出時(shí)用到Buzzer_Stop函數(shù)，我們來看這個(gè)函數(shù)：

void Buzzer_Stop( void )

{

rGPBCON &= ~3;

rGPBCON |= 1;

rGPBDAT &= ~1;

}

rGPBCON &= ~3;和rGPBCON |= 1;這兩句上面已經(jīng)分析過，是配置GPBCON的，不同是這次讓GPBCON最低兩位為01，即作為輸出功能，不再作為PWM的TOUT了。