ARM筆記：定時(shí)器中斷的應(yīng)用

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(guò)定時(shí)器來(lái)控制引腳周期性的高低電平變化，定時(shí)器4沒(méi)有輸出引腳。上次脫機(jī)運(yùn)行PWM測(cè)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(lái)學(xué)習(xí)。

定時(shí)器部件的時(shí)鐘源為PCLK，首先通過(guò)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(jí)分頻器，可以生成5種分頻信號(hào)(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(lái)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(kāi)始減1計(jì)數(shù)，其值可以通過(guò)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(guò)TCON寄存器設(shè)定其初始電平，這樣輸出就完全反相了。

通過(guò)設(shè)置TCMPBn、TCNTBn可以設(shè)置TOUTn輸出信號(hào)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。

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(guò)預(yù)分頻器出來(lái)的時(shí)鐘頻率為：PCLK/(prescaler+1)。

TCFG1寄存器

經(jīng)過(guò)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。

TCFG0和TCFG1這兩個(gè)寄存器來(lái)配置定時(shí)器的頻率，即要確定TCNTOn每遞減一個(gè)數(shù)所需要的時(shí)間，它們之間是倒數(shù)的關(guān)系。具體的計(jì)算公式為：

定時(shí)器輸出時(shí)鐘頻率=PCLK ÷ (prescaler+1) ÷ divider

其中prescaler值由TCFG0決定，divider值由TCFG1決定，而prescaler只能取0~255之間的整數(shù)，divider只能取2、4、8和16。比如已知PCLK為50MHz，而我們想得到某一定時(shí)器的輸出時(shí)鐘頻率為25kHz，則依據(jù)公式可以使prescaler等于249，divider等于8。有了這個(gè)輸出時(shí)鐘頻率，理論上我們通過(guò)設(shè)置寄存器TCNTBn就可以得到任意與0.04毫秒（1÷25000×1000）成整數(shù)倍關(guān)系的時(shí)間間隔了。例如我們想要得到1秒鐘的延時(shí)，則使TCNTBn為25000（1000÷0.04）即可。

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(méi)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(shuō)明。位[0]開(kāi)啟停止位：0停止定時(shí)器，1開(kāi)始定時(shí)器。[1]手動(dòng)更新位：0無(wú)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。

TCNTBn/TCMPBn寄存器

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(guò)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(guò)寄存器TCNTBn來(lái)對(duì)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(kāi)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(guò)來(lái)，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(zhǎng)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(kāi)始有效。

4、最后就是對(duì)PWM的控制，它是通過(guò)寄存器TCON來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)不想計(jì)數(shù)了，可以使自動(dòng)重載無(wú)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(méi)有PWM功能了，因此這一位可以用于停止PWM。

S3C2440 定時(shí)器總結(jié)：

定時(shí)器0配置步驟：（其他的也類似）

1.配置TCFG0，第一級(jí)分頻系數(shù)

2.配置TCFG1，第二級(jí)分頻系數(shù)

3.配置TCNTB0，定時(shí)器計(jì)數(shù)初始值

4.配置TCON0，啟動(dòng)定時(shí)器和更新定時(shí)器計(jì)數(shù)值

如果有中斷：

5.向中斷向量表timer0安裝中斷服務(wù)函數(shù)

6.使能定時(shí)器中斷，INTMSK