中颖51芯片学习3. 定时器

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中颖51芯片学习3. 定时器

一、SH79F9476定时器简介

1. 简介

SH79F9476芯片具有多个定时器模块，包括定时器/计数器、PWM（脉冲宽度调制）定时器等，定时器可以配置为在计时达到特定值时触发中断，以便处理紧急事件或执行特定的任务。

2. 定时器运行模式

  1. MODE0 16位捕捉模式；
  2. MODE1 16位重载方式；
  3. MODE2 可编程时钟输出模式
  4. 上升沿多次触发模式

具体地看，SH79F9476 有定时器 2，定时器 3，定时器 4 和定时器 5 四个定时器，其中：

  • 定时器 2 可配置为 16 位捕捉功能、16 位重载方式或可编程时钟输出方式；
  • 定时器 3 可配置为 16 位自动重载定时/计数器，且可以工作在掉电模式；
  • 定时器 4 可配置为 16 位自动重载定时器或带边沿触发的 16 位自动重载定时器；两个数据寄存器TH4和TL4可作为一个16位寄存器来访问；
  • 定时器 5 可配置为 16 位的自动重载定时器。

二、定时器2

1. 说明

定时器2有两个数据寄存器TH2和TL2，可以作为一个16位寄存器来使用，由寄存器T2CON和T2MOD控制；
定时器2的中断使能位是： IEN0寄存器中的ET2位。

（1）时钟

C/T2选择系统时钟（定时器）或外部引脚 T2 （计数器）作为定时器时钟输入。通过所选的引脚设置TR2允许定时器2/计数器2数据寄存器计数。
可配置寄存器T2MOD中的TCLKP2位选择系统时钟或系统时钟的1/12作为定时器2的时钟源。

（2）工作模式

定时器2支持3种工作方式：

  • 捕获/重载
  • 带递增或递减计数器的自动重载方式
  • 可编程时钟输出

可以通过寄存器配置定时器2的工作方式：

C/T2 T2OE DCEN TR2 CP/RL2 方式 描述
X 0 X 1 1 0 16位捕获
X 0 0 1 0 1 16位自动重载定时器
X 0 1 1 0 1 16位自动重载定时器
0 1 X 1 X 2 可编程时钟
1 1 X 1 X 不推荐使用
X X X 0 X X 定时器2停止，T2EX通路仍旧允许

2. 寄存器

（1）控制寄存器 T2CON

C8H 第7 位 第6 位 第5 位 第4 位 第3 位 第2 位 第1 位 第0 位
T2CON TF2 EXF2 - - EXEN2 TR2 C/T2 CP/RL2
读/ 写 读/写 读/写 - - 读/写 读/写 读/写 读/写
复位值(POR/WDT/LVR/PIN) 0 0 - - 0 0 0 0

位功能：

位编号 位符号 说明
7 TF2 定时器2 溢出标志位
0：无溢出（必须由软件清0）
1：溢出（由硬件设1）
6 EXF2 T2EX 引脚外部事件输入（下降沿）被检测到的标志位
0：无外部事件输入（必须由软件清0）
1：检测到外部输入（如果EXEN2 = 1，由硬件设1）
3 EXEN2 T2EX 引脚上的外部事件输入（下降沿）用作重载/ 捕获触发器允许/ 禁止控制位
0：忽略T2EX引脚上的事件
1：检测到T2EX引脚上一个下降沿，产生一个捕获或重载
2 TR2 定时器2 开始/ 停止控制位
0：停止定时器2
1：开始定时器2
1 C/T2 定时器2 定时器/ 计数器方式选定位
0：定时器方式，T2引脚用作I/O端口
1：计数器方式，内部上拉电阻被打开
0 CP/RL2 捕获/ 重载方式选定位
0：16位带重载功能的定时器/计数器
1：16位带捕获功能的定时器/计数器

（2）定时器2模式控制寄存器 T2MOD

C9H 7 6 5 4 3 2 1 0
T2MOD TCLKP2 - - - - T2OE DCEN
读/写 读/写 读/写 - - - - 读/写 读/写
复位值(POR/WDT/LVR/PIN) 0 - - - - - 0 0

位定义：

位编号 位符号 说明
7 TCLKP2 分频选择控制位
0：选择系统时钟的1/12作为定时器2的时钟源
1：系统时钟作为定时器2的时钟源
1 T2OE 定时器2 输出允许位
0：设置P1.3/T2作为时钟输入或I/O端口
1：设置P1.3/T2作为时钟输出
0 DCEN 递减计数允许位
0：禁止定时器2作为递增/递减计数器，定时器2仅作为递增计数器
1：允许定时器2作为递增/递减计数器

3. 工作方式0

（1）16位捕获说明

16位的捕获模式下，T2CON按制寄存器的EXEN2位有两个选项：

  • 0：定时器2作为16位定时器或计数器，如果ET2被允许，定时器2能设置TF2溢出产生一个中断；
  • 1：定时器操作与上相同，另外在外部输入T2EX上的下降沿也能引起在TH2和TL2中的当前值分别被捕获到RCAP2H和RCAP2L中；此外，在T2EX上的下降沿也能引起在T2CON中的EXF2被设置； 如果ET2被允许，EXF2位也像TF2一样产生一个中断。

流程框图：
在这里插入图片描述

（2）代码实现

下面的测试让TIMER2工作在16位捕获模式，系统时钟 Option 选择“内部 128kHz RC 振荡器作为振荡器 1，24MHz 内部 RC 作为振荡器 2”，如图所示：
在这里插入图片描述
测试代码：

#include "SH79F9476.h"
#include "cpu.h"
#include "intrins.h"
#include "api_ext.h"

void main()
{
  // 时钟设置高速模式
  CLKCON = 0x08;
  Delay();
  CLKCON |= 0x04;

  // P0.0,P0.1设置为输出
  P0CR = 0x03;
  P0 = 0x00;

  // TIMER2 16位捕获模式
  // 允许所有中断
  IEN0 |= 0x80;
  // 打开定时器2中断
  IEN1 |= 0x04;
  // 检测到T2EX 引脚上一个下降沿，产生一个捕获或重载
  T2CON = 0x08;
  // 设置定时器2工作在捕获模式
  T2CON |= 0x01;
  // 设置系统时钟12分频作为定时器时钟源
  T2MOD = 0x00;
  TL2 = 0x00;
  TH2 = 0x00;
  // BIT2 启动定时器
  T2CON |= 0x04; 
  while(1);
}
// TIMER2的中断
void INT_TIMER2(void) interrupt 9{
	_push_(INSCON);
	Select_Bank0();

	// 定时器溢出
	if(T2CON & 0x80){
		// 溢出标志位清0
		T2CON &= 0x7F;
		// 翻转P0_0
		P0_0 = ~P0_0;
	}	
	// 检测到外部事件下降沿
	if(T2CON & 0x40){
		// 1011 1111， T2EX引脚外部事件被检测到的标志位清0
		T2CON &= 0xBF;
		// 翻转P0_1
		P0_1 = ~P0_1;
	}
	_pop_(INSCON);
}

测试代码中启动 T2EX（P1_1） 下降沿捕捉功能；全速运行后，T2EX（P1_1）口灌 1kHz 座号，观察：

  • P1_1 的下降沿 P0_1 状态会发生改变，频率为 500Hz。
  • P0_0 频率1000/0xFFFF(即65535)，约为15.259Hz。

输入信号：
在这里插入图片描述

P0_1输出信号：
在这里插入图片描述
P0_0输出信号：
在这里插入图片描述

4. 工作方式1

（1）16位自动重载定时器说明

在16位自动重载方式下，定时器2可以被选为递增计数或递减计数。这个功能通过T2MOD中的DCEN位（递减计数允许）选择。

系统复位后，DCEN位复位值为0，定时器2默认递增计数。当设置DCEN时，定时器2递增计数或递减计数取决于T2EX引脚上的电平。

当DCEN = 0，通过在T2CON中的EXEN2位选择两个选项。
  • 如果EXEN2 = 0，定时器2递增到0FFFFH，在溢出后置起TF2位，同时定时器自动将用户软件写好的寄存器RCAP2H和
    RCAP2L的16位值装入TH2和TL2寄存器。
  • 如果EXEN2 = 1，溢出或在外部输入T2EX上的下降沿都能触发一个16位重载，置起EXF2位。如果ET2被使能，TF2和EXF2
    位都能产生一个中断。
    在这里插入图片描述
设置DCEN位允许定时器2递增计数或递减计数。当DCEN = 1时，T2EX引脚控制计数的方向，而EXEN2控制无效。
  • T2EX置1可使定时器2递增计数。定时器向0FFFFH溢出，然后设置TF2位。溢出也能分别引起RCAP2H和RCAP2L上的16
    位值重载入定时器寄存器。
  • T2EX清0可使定时器2递减计数。当TH2和TL2的值等于RCAP2H和RCAP2L的值时，定时器溢出。置起TF2位，同时0FFFFH
    重载入定时器寄存器。

无论定时器2溢出，EXF2位都被用作结果的第17位。在此工作方式下，EXF2不作为中断标志。

（2）代码实现

下面代码示例中，系统时钟 Option 选择“内部 128kHz RC 振荡器作为振荡器 1，24MHz 内部 RC 作为振荡器 2”，启动自动重载功能；
程序启动后，在P0_0引脚输出1k频率方波。
P0 端口翻转一次的时间为：
t = (0xFFFF-TH2TL2)1/24 us。
计算频率为： 1/(t2) Hz

#include "SH79F9476.h"
#include "cpu.h"
#include "intrins.h"
#include "api_ext.h"

void main()
{
    // 时钟设置高速模式
    CLKCON = 0x08;
    Delay();
    CLKCON |= 0x04;

    // P0.0,P0.1设置为输出
    P0CR = 0x03;
    P0 = 0x00;

    // 允许所有中断
    IEN0 |= 0x80;
    // 打开定时器2中断 
    IEN1 |= 0x04;
    // 设置定时器工作在重载模式，忽略T2EX引脚检测
    T2CON = 0;    
    // 选择定时器为递增定时器，时钟源为系统时钟(未使用1/12分频)
    T2MOD = 0x80; 
    // 这里 0xD11F递增到0xFFFF溢出，差值12000，下面公式里24是频率24M
    // 定时12000*1/24=500us
    TL2 = 0x1F;   
    TH2 = 0xD1;
    // 重载计数器 Value
    RCAP2L = 0x1F; 
    RCAP2H = 0xD1;
    // 启动定时器
    T2CON |= 0x04; 

    while (1)
        ;
}
// TIMER2的中断
void INT_TIMER2(void) interrupt 9
{
    _push_(INSCON);
    Select_Bank0();

    // 定时器溢出
    if (T2CON & 0x80)
    {
        // 溢出标志位清0
        T2CON &= 0x7F;
        // 翻转P0_0
        P0_0 = ~P0_0;
    }
    // 检测到外部事件下降沿
    if (T2CON & 0x40)
    {
        // 1011 1111， T2EX引脚外部事件被检测到的标志位清0
        T2CON &= 0xBF;
        // 翻转P0_1
        P0_1 = ~P0_1;
    }
    _pop_(INSCON);
}

在这里插入图片描述

5. 工作方式2 可编程时钟输出

（1）功能介绍

T2端口可以编程输出50%的占空比时钟周期。清C/T2位和置T2OE位，使定时器2作为时钟发生器。TR2位启动和中止定时器。

时钟频率为：
F = 1 2 ∗ 2 ∗ f S Y S 65536 − [ R C A P 2 H , R C A P 2 L ] F = \frac{1}{2*2} * \frac{f_{SYS}}{65536-[RCAP2H,RCAP2L]} F=2∗21​∗65536−[RCAP2H,RCAP2L]fSYS​​

定时器2溢出不产生中断，所以定时器2可以作时钟输出。

功能框图：
在这里插入图片描述

（2）软件实现

下面示例中，系统时钟 Option 选择“内部 128kHz RC 振荡器作为振荡器 1，24MHz 内部 RC 作为振荡器 2”。

#include "SH79F9476.h"
#include "cpu.h"
#include "intrins.h"
#include "api_ext.h"

void main()
{
    // 时钟设置高速模式
    CLKCON = 0x08;
    Delay();
    CLKCON |= 0x04;

    // P0.0,P0.1设置为输出
    P0CR = 0x03;
    P0 = 0x00;

    // 关闭定时器2中断
    IEN1 &= 0xFB; 
    T2CON = 0;
    // P13作为T2输出
    T2MOD = 0x82;  
    // 系统时钟为24M,可产生100Hz的时钟      f=(1/4)*(Fsys/(65536-[RCAP2H,RCAP2L]))
    RCAP2L = 0xA0; 
    RCAP2H = 0x15;
    TL2 = 0xA0;
    TH2 = 0x15;
    // 启动定时器
    T2CON |= 0x04; 

    while (1)
        ;
}
// TIMER2的中断
void INT_TIMER2(void) interrupt 9
{
    _push_(INSCON);
    Select_Bank0();

    // 定时器溢出
    if (T2CON & 0x80)
    {
        // 溢出标志位清0
        T2CON &= 0x7F;
        // 翻转P0_0
        P0_0 = ~P0_0;
    }
    // 检测到外部事件下降沿
    if (T2CON & 0x40)
    {
        // 1011 1111， T2EX引脚外部事件被检测到的标志位清0
        T2CON &= 0xBF;
        // 翻转P0_1
        P0_1 = ~P0_1;
    }
    _pop_(INSCON);
}

程序运行后，T2 输出口（P1_3）输出 100Hz 频率时钟。
输出波形如下图所示：
在这里插入图片描述

三、其它定时器介绍

1. 定时器3

定时器3是16位自动重载定时器，通过两个数据寄存器TH3和TL3访问，由T3CON寄存器控制。IEN0寄存器的ET3位置1允许定时器3中断。

定时器3只有一种工作方式： 16位自动重载计数器/定时器。

在这里插入图片描述
代码示例：

  IEN0 |= 0xA0;     //打开定时器3中断

  _push_(INSCON);
  Select_Bank1();
  T3CON = 0x02;	  //外部32.768kHz/128kHz为时钟源，1分频
  //配置定时器的初值为0xfffe,溢出时间为2个128kHz时钟
  TL3 = 0xfe;		 
  TH3 = 0xff;
  T3CON |=0x04;  //启动定时器3

  _pop_(INSCON);

void INT_TIMER3(void) interrupt 5
{ 
	_push_(INSCON);
	Select_Bank0();
	P0_0 = ~P0_0;
	_pop_(INSCON);   
}

系统时钟 Option 选择“内部 128kHz RC 振荡器作为振荡器 1，24MHz内部 RC 作为振荡器 2”，全速运行后，T3 时钟为低频 128k 时钟，P0_0 引脚输出 32k 频率方波。

2. 定时器4

定时器4是16位自动重载定时器。通过两个数据寄存器TH4和TL4访问，由T4CON寄存器控制。IEN1寄存器的ET4位置1允许定时器4中断。

定时器4有2种工作方式： 16位自动重载定时器和有T4边沿触发的16位自动重载定时器。

官方代码示例：

void init_timer4()
{
  IEN0 |= 0x84;     //EA,ET4,中断使能
  _push_(INSCON);
  Select_Bank1();
  #ifdef TIMER4_OUT
  T4CON = 0x40;	  //T4引脚输出
  //配置定时器的初值为0x8000,T4引脚输出周期为2*0x8000个系统时钟的方波
  TL4 = 0x00;		 
  TH4 = 0x80;
  #endif
  #ifdef TIMER4_EDGETRIG
  T4CON = 0x48;	//T4上升沿触发，且可以多次触发
  TL4 = 0x00;
  TH4 = 0x00;
  #endif
  T4CON |=0x02;  //启动定时器4
  Select_Bank0();
  _pop_(INSCON);
}

void INT_TIMER4(void) interrupt 2
{ 
	_push_(INSCON);
   	Select_Bank0();
	P0_0 = ~P0_0;
	_pop_(INSCON);       
}

启用 TIMER4_OUT

系统时钟 Option 选择“内部 128kHz RC振荡器作为振荡器1，24MHz内部RC作为振荡器2”，全速运行后，时钟为系统时钟，T4引脚（P1_1）输出周期为 2.7302ms 方波。

启用 TIMER4_EDGETRIG

系统时钟 Option 选择“内部 128kHzRC 振荡器作为振荡器 1，24MHz 内部 RC 作为振荡器 2”，全速运行后:
向 T4（P1_1）输入一个上升沿，P0.0状态翻转一次；向T4 （P1_1）输入周期性的上升沿，若周期小于T4定时时间（2.7302ms），
T4 将一直处于重新计时状态，P0.0 将无波形输出；若周期大于 T4 定时时间（2.7302ms），P0.0输出方波。

3. 定时器5

定时器5是16位自动重载定时器。通过两个数据寄存器TH5和TL5访问，由T5CON寄存器控制。IEN0寄存器的ET5位置1允许定时器5中断。

定时器5有一种工作方式：16位自动重载定时器。

官方代码示例：

void init_timer5()
{
  IEN0 |= 0x88;     //EA, ET5
  _push_(INSCON);
  Select_Bank1();
  //配置定时器的初值为0xD120,溢出时间为0x2EE0个系统时钟
  TL5 = 0x20;		 
  TH5 = 0xD1;
  T5CON |=0x02;  //启动定时器5
  _pop_(INSCON);
}


void INT_TIMER5(void) interrupt 3
{ 
	_push_(INSCON);
   	Select_Bank0();
	P0_0 = ~P0_0;
   
	_pop_(INSCON);       
}

系统时钟 Option 选择“内部 128kHz RC 振荡器作为振荡器 1，24MHz
内部 RC 作为振荡器 2”，运行后时钟为系统时钟，P0_0 引脚输出 1kHz 频率方波。

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