MSP430F5529 (六)定时器Timer_A
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六、定时器Timer_A
MSP430F5529共有两类共4个定时器,分别是Timer_A定时器3个和Timer_B定时器1个,按照每个寄存器配备的捕获/比较器的个数分别命名为Timer0_A(内有5个捕获比较器)、Timer1_A(3个)、Timer2_A(3个)、Timer0_B(7个)。
这一章,我们讲定时器Timer0_A.(A类的都一样)
注意:下面所提到的所有寄存器,在TA后面插入0或1或2就分别表示Timer0_A、Timer1_A、Timer2_A(我这里省略了数字)
定时器很重要啊!
6.1 简介一下
定时器A是一个复合了捕获/比较寄存器的十六位的定时(加减)计数器。定时器A支持多重捕获/比较,PWM输出和内部定时,具有扩展中断功能,中断可以由定时器溢出产生或由捕获/比较寄存器产生。
特征简介:
○四种运行模式的异步16位定时/计数器
○自身时钟源可选择配置
○最多达5个可配置的捕获/比较寄存器(CCR)
capture/compare registers
○可配置的PWM输出
○异步输入和输出锁存
○对所有Timer_A中断快速响应的中断向量寄存器
下面这张图形象的解释了Timer_A的结构特性
6.2 TA(Timer_A)的几个基本操作设置(含寄存器介绍及设置)
声明:所有寄存器同样支持字和字节操作,不要忘记这是什么意思
所有寄存器初始化都为0x0000
6.2.1 TA控制寄存器TACTL(最常用最基本)
再次说明一下例如:TA0CTL、TA1CTL、TA2CTL分别表示3个不同
定时器A的控制寄存器
rw-(0)表示默认读写均为0
TASSELx :时钟源选择。尽量不要选TASSEL0-TACLK外部时钟源,因为如果TACLK和CPU时钟不同步,很容易出问题。(TA0CLK接P1.0引脚)
00 TACLK
01 ACLK
10 SMCLK
11 ~TACLK
IDx:第一次分频控制。ID0-1分频;ID1-2分频;ID2-4分频;ID3-8分频
MC:工作模式控制。(建议在修改定时器运行模式前先停止定时器(中断使能、中断标志、TACLR例外),以避免产生未知的误操作。)
00 停止模式:定时器停止
01 增模式: 定时器计数到TACCR0
10 连续模式,定时器计数到0FFFH
11增减模式:定时器加计数到TACCR0然后减计数到0000H
TACLR:定时器清零位。该位置位会复位TA寄存器,时钟分频和计数方向。
TACLR位会自动复位并置0
TAIE:定时器中断使能
0:中断禁止
1:中断允许
TAIFG:中断标志位
0:没有中断发生
1:有中断挂起
6.2.2 计数值存放寄存器TAR
①显然,最大存放计数值为0xFFFFh;
②(类似51单片机)可以被用来存放一个初值,然后选用连续模式。这样不断计满再手动填充,从而达到精确计时的效果;
③默认为0,且对该寄存器可以直接赋值;
6.2.3 扩展寄存器TAEX0
很简单,这个寄存器就是为了控制时钟源的二次分频(看结构图)。
该寄存器的低3为定义为TAIDEX:000-111分别表示1-8分频
6.2.4 捕获/比较寄存器TACCR0-TACCR4(共5个)
比较模式下,用来设定计数终值;
捕获模式下用来将捕获的TAR值存放进TACCRx中。
6.3 MC控制的四种工作模式的详细讲解
6.3.1 MC=0停止模式
这是系统默认的模式,定时计数器禁止工作。
6.3.2 MC=1增模式
总结几句话:(红色标记的很重要)
①此模式下严禁从0xffff开始计数;
②注意从0计到TACCR0,实际上记了TACCR0+1个数;
③计到TACCR0后,会回到0重新开始计数;
④如果TAR的值大于TACCR0,这时候会立即从0开始计数;
⑤当定时器计数到TACCR0的值时,中断标志CCIFG位(之后会讲到)置位。当定时器由TACCR0返回0时,TAIFG中断标志置位;
⑥在定时器运行时修改TACCR0,如果新的周期值大于或等于旧的周期值,或大于当前的定时器计数值,那么定时器立刻开始执行新周期计数。如果新周期小于当前的计数值,那么定时器回到0。但是,在回到0之前会多一个额外的计数。
6.3.3 MC=2连续模式
在连续模式中,定时器重复计数到0FFFFH,然后重新从0开始增计数(除非每次重装计数初值)。当定时器从0FFFFH到0时,TAIFG中断标志置位。
应用:连续模式下利用捕获/比较器产生需要的时间间隔。原理是:计数在一直进行,捕获器TACCRX中存有第一个计数终值,每次捕获器计到TACCRX时,会产生中断标志,我们可以在中断服务函数中写入一个计算好的下一个的计数终值,这样无限计算和中断下去,那么该捕获器就会产生一个稳定的时间间隔序列。(其实吧,不明白也没关系。就算明白了,也不好用,因为计算起来很麻烦而且也不好用)
如图:
6.3.4 MC=3增减模式(常用于生成PWM波)
①该模式下,计数方向是固定的,即让定时器停止后再重新启动定时器,它就沿着停止时的计数方向和数值开始计数。如果不希望这样,就需要将TACLR置位来清除方向。TACLR位也会清除TAR的值和定时器的时钟分频。
②此模式下置位情况如下图:
③当定时器运行时,改变TACCR0的值,如果正处于减计数的情况,定时器会继续减到0,新的周期在减到0后开始。
如果正处于增计数状态,新周期大于等于原来的周期,或比当前计数值要大,定时器会增计数到新的周期;如果新周期小于原来的周期,定时器立刻开始减计数,但是,在定时器开始减计数之前会多计一个数。
6.4 捕获比较模块
先看一个寄存器TACCTL0-TACCTL6:(TA中最复杂的寄存器,用到的时候查表啦)
SCCI:选择的CCI输入信号由EQUx信号锁存,并可通过该位读取。
CCIE:中断使能,该位允许相应的CCIFG标志中断请求 。
CCI 3 :捕获比较输入,所选择的输入信号可以通过该位读取
COV:捕获溢出位。该位表示一个捕获溢出发出,COV必须由软件复位。
最后一个寄存器TAIV:(还记得外部中断寄存器吗,里面同样存储的只是一个中断代号)
里面没有TACCR0的中断标志,因为TACCR0优先级最高,有一个专门的中断向量)
这里面的标志位需要软件手动清零。一种情况例外:两个中断同时发生,先响应优先级高的中断,当该中断服务程序结束后,该位的中断标志会自动清零,然后去响应另外一个中断。
注意:当Timer_A要用到TACCR0的值作为终值来计数(也就是增模式或者增减模式),很显然TACCR0的值一定要大于其TACCRx的值,否则那些比TACCR0大的计数值就没有存在的意义了。
下面是我画的一个图。比较形象的解释了工作原理。(期间TACCR的值不改变)
所谓的比较就是,如果计数器TAR中的值和某个TACCRx中的值相等了,那么相应的标志位就会置位。
这只是一个原理,实际应用的时候,会很灵活,通过一个一个设定每次的TACCR值,可以得到想要的各种时间间隔。
总结:比较模式用于选择PWM输出信号或在特定的时间间隔中断。当TAR计数到TACCRx的值时:
注意:①捕获信号可能会和定时器时钟不同步,并导致竞争条件的发生。将SCS位置位可以在下个定时器时钟使捕获同步
②如果第二次捕获发生时,第一次捕获的TAR值还没有及时被存到TACCRx,捕获比较寄存器就会产生一个溢出逻辑,COV位在此时置位, COV位必须软件清除。
传统的定时器,都是通过标志位的判断来定时触发事件的。而430则具有输出模块,通过和定时结合起来,可以方便的产生PWM信号或者其它控制信号
每个捕获/比较器都有一个输出口,如P1.1-P1.5对应TA0.0-TA0.4这5个捕获比较器的输出。
输出模式: 输出模式由OUTMODx位来确定,如下表对于所有模式来说(模式0除外),OUTx信号随着定时器时钟的上升沿而改变。输出模式2,3,6和7对输出模式0无效,因为此模式下,EQUx=EQU0。
OUTMODX |
模式 |
说明 |
000 |
输出 |
输出信号OUTx由OUT位定义。当OUT位更 新时,OUTx信号立刻更新 |
001 |
置位 |
当定时器计数到TACCRX值时,输出置位,并保 持置位直到定时器复位或选择了另一个输出模式 |
010 |
翻转/复位 |
当定时器计数到TACCRX值时,输出翻转。当定 时器计数到TACCR0值时,输出复位 |
011 |
置位/复位 |
当定时器计数到TACCRX值时,输出置位。当定 时器计数到TACCR0值时,输出复位 |
100 |
翻转 |
信号的周期将是定时器的2倍 |
101 |
复位 |
当定时器计数到TACCRX值时,输出复位,并保 持复位直到选择了另一个输出模式 |
110 |
翻转/置位 |
当定时器计数到TACCRX值时,输出翻转。当定 时器计数到TACCR0值时,输出置位 |
111 |
复位/置位 |
当定时器计数到TACCRX值时,输出复位。当定 时器计数到TACCR0值时,输出置位 |
注意:在模式转换的时候,一定要保持OUTMOD至少一位置位,除非转向0模式。所以最好的做法是:先把OUTMOD置为7,然后再清除掉不需要的位。
/*利用Timer_A比较模式下的多路定时,让LED闪烁*/
P1DIR|=(BIT1+BIT2+BIT3+BIT4+BIT5);//P1.1-P1.5为输出方向
TA0CCTL1=CCIE; //捕获比较器1开启CCIFG位中断
TA0CCR1=13107; //置入要比较的数值0xff/5=13107
TA0CCR2=26214; //13107*2=26214
TA0CCR3=39321; //13107*3=39321
TA0CCR4=52428; //13107*4=52428
TA0CTL|=TASSEL_1+MC_2+TAIE;//选择SCLK32.768KHZ作为时钟,选用连续模式,并开启中断
/*这样的话,5个灯闪一遍的时间为0xffff/32768=2S*/
/*TIMER0_A0_VECTOR是计时器0的CCR0的中断寄存器,TIMER0_A1_VECTOR是计时器0的CCR1-CCR4、TA的寄存器*/
/*同理定时器TA1也是分为两个TIMER1_A0_VECTOR和TIMER1_A1_VECTOR*/
#pragma vector=TIMER0_A1_VECTOR
switch(__even_in_range(TA0IV,14))
/* 这句话的意思是:只有在TA0IV的值是在0--14内的偶数时才会执行switch函数内的语句
case 2:P1OUT=BIT1;break; //TACCR1 CCIFG置位,表明计数值和设定的13107相等了,也就是说计了0.4S了
case 4:P1OUT=BIT2;break; //TACCR2 CCIFG置位,表明计了0.8S了
case 6:P1OUT=BIT3;break; //TACCR3 CCIFG置位,表明计了1.2S了
case 8:P1OUT=BIT4;break; //TACCR4 CCIFG置位,表明计了1.6S了
case 14:P1OUT=BIT5;break; //TAIFG置位,表明计了2S了
/*提一个PWM波的用处:驱动直流电机。我们知道对于直流电机,驱动它的电流的频率并不影响转速 ,只有占空比会影响转速*/
/*开发板上P2.0是有外接排针的,所以用这一端口输出PWM*/
/*看CPU引脚发现,P2.0为TA1.1,也就是定时器A1的1号捕获比较器输出口*/
P2SEL|=BIT0; //声明有特殊功能,不做普通I/O使用
P2DS |=BIT0; //全力驱动,否则可能无法驱动电机
P5SEL=BIT2+BIT3; //声明特殊功能,将用作外部时钟晶振XT2输入
UCSCTL7 &=~(XT2OFFG+DCOFFG+XT1LFOFFG);//清除3种时钟错误标志
UCSCTL4|=SELS_5; //把SMCLK的时钟源选为XT2 4MHZ
TA1CCTL0=CCIE; //定时器A1的捕获比较器0开启CCIFG位中断
TA1CCR0=200; //置入计数终值,则PWM频率为10KHZ
TA1CTL|=TASSEL_2+MC_3; //定时器选择SMCLK作为时钟源,且为增减模式
TA1CCTL1=OUTMOD_4; //定时器A1中的捕获比较器1,输出模式为4翻转
// 介绍: 该程序利用TIMER A 的 UP模式 在P1.3脚产生PWM输出
// 将CCR0设置为1500来定义PWM的周期,利用循环不断改变CCR1的值,
// SMCLK = MCLK = TACLK = default DCO
void delay_nms(unsigned int n)// 延时函数
__delay_cycles(400); //太短会使LED显得好像在常亮,太长就要等较长时间来观察了
unsigned const PWMPeriod = 1500; //设置PWM周期参数,const声明此值不允许改变.该数值太大,会导致LED闪烁
volatile unsigned int i; //声明变量i是随时可变的,系统不要去优化这个值
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // 关闭看门狗
P1SEL |=BIT3; // 设置 P1.3为TA0.2输出
TA0CCR0 = PWMPeriod; // 设置PWM 周期
TA0CCTL2 = OUTMOD_7; // 设置PWM 输出模式为:7 - PWM复位/置位模式,
// 即输出电平在TAR的值等于CCR2时复位为0,当TAR的值等于CCR0时置位为1,改变CCR2,从而产生PWM。其实模式2也可以
TA0CTL= TASSEL_2 +MC_1; // 设置TIMERA的时钟源为SMCLK, 计数模式为up,到CCR0再自动从0开始计数
//渐亮过程:不断设置TA0CCR2的值,使翻转的时间变长,改变PWM的占空比
delay_nms(4-(i/500)); //占空比变化的延时,调整延迟时间可改变呼吸灯变暗的速度
//渐暗过程:不断设置TA0CCR2的值,使翻转的时间变短,改变PWM的占空比
delay_nms(4-(i/500)); //占空比变化的延时,调整延迟时间可改变呼吸灯变暗的速度
delay_nms(250); //时间长一点,增强视觉效果
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