MSP432学习笔记-Timer A计时器
定时器概述
定时器的本质其实就是一个寄存器在时钟脉冲下周期性地进行增减.
MSP432上定时器有这么几个资源
- 看门狗
- 实时时钟
RTC_C SysTick- Timer A（16位）
- Timer 32（32位）
其中，Timer A和Timer 32都是通用定时器，而其他的都属于特殊功能的定时器。
Timer A定时器
包括四个时钟源： TAxCLK, ACLK,, SMCLK, INCLK, 两个分频单元ID, IDEX,然后有一个16位的计时器Timer, 符号是TAxR. 一旦溢出就会向TAxCTL的TAIFG这个寄存器写入一个值，这个时候CPU就可以捕捉这个值来进行控制。
这个时候通过MC控制位可以控制Timer A的计数模式
- 连续计数：一直计数到溢出，然后一直计数到归零，再一直计数到溢出
- 向上模式：计数到CCR[0]中断触发，然后清零，再计数到CCR[0]
- 向上/向下模式：计数到CCR[0]中断触发，然后递减计数到0，再计数到CCR[0]
- 暂停
连续计数模式
其实就是一路计数到溢出, 然后翻转成0, 从0从新开始.
另外, 反转的时候会给TAxCTL TAIFG这个中断标志位置1.
程序ta0_03这个程序是用Timer A来实现LED的闪烁. 这个闪烁实现的是用Timer A的定时实现的, 每次溢出来实现一次闪烁.
首先, 整个程序分为两个部分, 一个是主程序, 主程序的任务其实就是配置初始化.
标准操作, 关WDT,设置GPIO输出, 初始化高电平.
WDT_A->CTL = WDT_A_CTL_PW | // Stop WDT
WDT_A_CTL_HOLD;
// Configure GPIO
P1->DIR |= BIT0;
P1->OUT |= BIT0;然后的动作就是配置定时器, 启用中断系统. 然后就可以休眠了
// Configure Timer_A
TIMER_A0->CTL = TIMER_A_CTL_SSEL__SMCLK | // SMCLK
TIMER_A_CTL_MC_2 | // Continuous mode
TIMER_A_CTL_CLR | // Clear TAR
TIMER_A_CTL_ID_3 | // CLKDIV
TIMER_A_CTL_IE ; // Enable overflow interrupt
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPONEXIT_Msk; // Enable sleep on exit from ISR
// Ensures SLEEPONEXIT takes effect immediately
__DSB();
// Enable global interrupt
__enable_irq();
NVIC->ISER[0] = 1 << ((TA0_N_IRQn) & 31);
__sleep();
__no_operation(); // For debugger这其中, 首先设置的是时钟源
TIMER_A0->CTL = TIMER_A_CTL_SSEL__SMCLK | // SMCLK再下来一个是选择分频系数
IMER_A_CTL_ID_3 | // CLKDIV然后则是MC寄存器来决定工作模式, 这个工作模式有这么几种情况, 包括停止模式(stop, 00), 上升模式(up, 01) , 连续模式(contiuouse, 10)和上升/下降模式(up/down, 11).
然后就是清空TAR, 这个TAR就是Timer A的寄存器, 一共16位, 也就是0-65535. 溢出的时候就触发一次中断. 使能中断TAIE, 给中断标志位预置数TAIFG..
这里有一个操作
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPONEXIT_Msk; // Enable sleep on exit from ISR
// Ensures SLEEPONEXIT takes effect immediately
__DSB();这个操作可以保证CPU响应中断之后重新进入休眠模式.
接下来要考虑的是中断服务函数. 中断服务函数的任务也很简单, 因为只需要闪烁, 所以反转LED的输出电平就可以了.
void TA0_N_IRQHandler(void)
{
TIMER_A0->CTL &= ~TIMER_A_CTL_IFG; // Clear timer overflow interrupt flag
P1->OUT ^= BIT0; // Toggle P1.0 LED
}其他工作模式与CCR寄存器
之所以要引入CCR寄存器, 是因为CCR寄存器具备这样几个特征:
- 可以设置为0-最大值的任意数值
- 不会干扰
TAR, 也就是Timer A的本身寄存器的溢出的过程 - 可以用
TAR计数跟他比较, 等于它的时候可以发出一个中断
CCR总共有7个, CCR0到CCR6. 有一个比较器, 只要TAR跟CCR相同的时候就可以触发一个中断.
这里的例子是官方例子的ta0_01. 这个例子是用CCR寄存器控制led灯闪烁的频率.
具体的思路其实是, 设定一个CCR初始值. CCR的作用是比较一个值, 一旦比较相同, 则触发中断.
主函数的设定跟之前差不多, 最大的区别是增加了CCR寄存器的判断. 比较捕获寄存器CCR[0]寄存器的控制在TIMER_A0->CCTL[0]这个控制寄存器里. 通过这个寄存器使能中断, 并给CCR[0]设定初始值, 所以有了这样的语句:
TIMER_A0->CCTL[0] = TIMER_A_CCTLN_CCIE; // TACCR0 interrupt enabled
TIMER_A0->CCR[0] = 50000;接下来则是通用的给Timer A设置时钟源和工作模式, 使能中断, 然后就可以休眠了. 整个主函数的内容如下:
int main(void) {
WDT_A->CTL = WDT_A_CTL_PW | // Stop WDT
WDT_A_CTL_HOLD;
// Configure GPIO
P1->DIR |= BIT0;
P1->OUT |= BIT0;
TIMER_A0->CCTL[0] = TIMER_A_CCTLN_CCIE; // TACCR0 interrupt enabled
TIMER_A0->CCR[0] = 50000;
TIMER_A0->CTL = TIMER_A_CTL_SSEL__SMCLK | // SMCLK, continuous mode
TIMER_A_CTL_MC__CONTINUOUS;
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPONEXIT_Msk; // Enable sleep on exit from ISR
// Ensures SLEEPONEXIT takes effect immediately
__DSB();
// Enable global interrupt
__enable_irq();
NVIC->ISER[0] = 1 << ((TA0_0_IRQn) & 31);
while (1)
{
__sleep();
__no_operation(); // For debugger
}
}对于中断服务函数, 中断服务函数是在TAR与CCR[0]的寄存器比较后发现相同的时候触发. 这个时候要做的事情除了清零中断标志位, 翻转LED外, 还要给CCR[0]寄存器重新赋值. 这个赋值我们这样考虑: CCR[0]寄存器总共有16位, 跟TAR一致. 最大是65535. 因为我们最开始设定未50000, 那么最后如果这个再网上加15536个数, 就会变成0. 对于ta0_01这个例程中, 它的中断服务函数是直接加上50000, 那这个时候CCR[0]就会变成65535-5000=15535. 然后再从下次再捕获到TAR记录到15536的时候就会再次触发中断, 然后再加上50000就会回到0, 再从0记起到50000, +50000变成15535…
// Timer A0 interrupt service routine
void TA0_0_IRQHandler(void) {
TIMER_A0->CCTL[0] &= ~TIMER_A_CCTLN_CCIFG;
P1->OUT ^= BIT0;
TIMER_A0->CCR[0] += 50000; // Add Offset to TACCR0
}这里注意, CCR[0]的中断触发出来的中断向量是TA0_0, 中断服务函数的名称是TA0_0_IRQHandler, 而其他的CCR[1]-CCR[6]都共用同一个中断向量TA0_N, 中断服务函数名称是TA0_N_IRQHandler. 这就带来了一个问题, 就是这个中断函数被触发的时候, 你是不知道到底是哪个中断标志位引起的中断. 所以你需要逐个判断中断标志位, 然后再进行清零, 之后再接着进行你想做的事.
void TA0_N_IRQHandler(void)
{
if (TIMER_A0->CCTL[1] & TIMER_A_CCTLN_CCIFG)
{
TIMER_A0->CCTL[1] &= ~TIMER_A_CCTLN_CCIFG;
}
if (TIMER_A0->CCTL[2] & TIMER_A_CCTLN_CCIFG)
{
TIMER_A0->CCTL[2] &= ~TIMER_A_CCTLN_CCIFG;
}
}Timer A 结合 CCR【0】的工作模式
Timer A总共有四种工作模式，其中，向上，向上/向下都是需要CCR[0]寄存器来配合的。
Timer A 的输入捕获功能
首先有个CCIS来选择捕获源，捕获源可以选择的有：
- CCI6A
- CCI6B
- GND
- VCC
然后选择捕获模式，也就是CM寄存器：上边沿，下边沿，或者上下边沿都捕获
接下来选择时间同步模式，因为你想捕获的信号跟时钟信号有时候是不同步的，这个时候你需要一个东西来选择是否同步。 这个控制位是SCS. 如果你想读取同步过的信号,就读SCCI这个寄存器的值, 如果你不关心是否同步, 就读取CCI这个寄存器的值.
如果一切顺利, 单片机正常捕获, 就会将捕获信号存储在 CCR 寄存器里面.
有这么一种特殊情况, 如果CCR捕获之后还没来得及处理, 下一次捕获就又发生了, 这个时候CCR寄存器内捕获的内容会被冲刷掉, 但是会有一个标志位COV你可以读取到这个情况的发生.
利用定时器输出PWM
定时器输出PWM的关键在于, 在一定时间内调整GPIO口的翻转, 说白了就是用CCR.
首先有一个周期计数器, 实现一个周期的确定, 通常用CCR0;
然后你需要有一个计时器来控制PWM的占空比, 所以需要一个高电平的计数器, 通常是其他的CCR, 比如CCR2
实例: 利用Timer A的CCR和中断实现呼吸灯
/**
* 呼吸灯
*/
#include "msp.h"
#define RATIO_STEP 0.01
#define MAX_PERCENT 0.9
#define MIN_PERCENT 0.01
#define MAXVALUE CCR0VALUE *MAX_PERCENT
#define MINVALUE CCR0VALUE *MIN_PERCENT
int step;
volatile int count = 0;
volatile int flag = 1;
unsigned int flag1 = 0;
unsigned int flag2 = 0;
int main(void)
{
WDT_A->CTL = WDT_A_CTL_PW | // Stop WDT
WDT_A_CTL_HOLD;
// Configure GPIO
P6->DIR |= BIT6 | BIT7; // P6.6~7 set TA1.1~2
P6->SEL0 |= BIT6 | BIT7;
P6->SEL1 &= ~(BIT6 | BIT7);
TIMER_A2->CCR[0] = 5000; // CCR0用来控制一整个呼吸灯的周期
//CCR3用来控制变亮的这个半周期
TIMER_A2->CCTL[3] = TIMER_A_CCTLN_OUTMOD_7; // CCR3 reset/set
TIMER_A2->CCR[3] = 5000; // CCR3 PWM duty cycle
//CCR4用来控制变暗的这个半周期
TIMER_A2->CCTL[4] = TIMER_A_CCTLN_OUTMOD_7; // CCR4 reset/set
TIMER_A2->CCR[4] = 0; // CCR4 PWM duty cycle
TIMER_A2->CTL = TIMER_A_CTL_SSEL__SMCLK | TIMER_A_CTL_MC__UP | // Up mode
TIMER_A_CTL_CLR; // Clear
//如果CCR0溢出, 则会触发CCR Interrupt Flag
//给CCR[0]的 Interrupt Flag 清零
TIMER_A2->CCTL[0] &= ~TIMER_A_CCTLN_CCIFG;
//CCR中断Enable
TIMER_A2->CCTL[0] = TIMER_A_CCTLN_CCIE;
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPONEXIT_Msk;
__DSB();
__enable_irq();
NVIC->ISER[0] = 1 << ((TA2_0_IRQn)&31);
// Enter LPM0
while (1)
{
__sleep();
__no_operation(); // For debugger
}
}
//CCR0溢出, 触发的中断服务函数
void TA2_0_IRQHandler(void)
{
//先清零中断向量寄存器
TIMER_A2->CCTL[0] &= ~TIMER_A_CCTLN_CCIFG;
//如果CCR3
if (TIMER_A2->CCR[3] >= 4800)
{
flag1 = 1;
}
else if (TIMER_A2->CCR[3] <= 100)
{
flag1 = 0;
}
//flag1说明CCR3是否处在高位
if (flag1)
{
TIMER_A2->CCR[3] -= 5;
}
else
{
//CCR3处在低位
TIMER_A2->CCR[3] += 5;
}
if (TIMER_A2->CCR[4] >= 4800)
{
flag2 = 1;
}
else if (TIMER_A2->CCR[4] <= 100)
{
flag2 = 0;
}
if (flag2)
{
//CCR4 >= 4800
TIMER_A2->CCR[4] -= 5;
}
else
{
//CCR4 <= 100
TIMER_A2->CCR[4] += 5;
}
}总结
在这里总结一下跟定时器有关的程序设计基本流程
- 定时器一般是要配合其他东西进行操作的, 比如GPIO啥的, 所以你肯定要先配置各种GPIO之类的其他东西
- 接下来你可能需要给定时器设置一个工作模式
TIMER_A2->CCTL[3] = TIMER_A_CCTLN_OUTMOD_7; // CCR3 reset/set
然后你需要先给定时器设定一个初值, 语句如下:
TIMER_A2->CCR[0] = 5000; // CCR0用来控制一整个呼吸灯的周期设置整个Timer_A的工作模式
TIMER_A2->CTL = TIMER_A_CTL_SSEL__SMCLK | TIMER_A_CTL_MC__UP | // Up mode
TIMER_A_CTL_CLR; // Clear
使能CCR中断
//给CCR[0]的 Interrupt Flag 清零
TIMER_A2->CCTL[0] &= ~TIMER_A_CCTLN_CCIFG;
//CCR中断Enable
TIMER_A2->CCTL[0] = TIMER_A_CCTLN_CCIE;CCIE这个寄存器的数据表已经在上面了
其他全局中断的使能
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPONEXIT_Msk;
__DSB();
__enable_irq();
NVIC->ISER[0] = 1 << ((TA2_0_IRQn)&31);注意NVIC的地方, 需要把中断向量名填进去, CCR0用的是TA2_0_IRQn, 其他的是TA2_N_IRQn
中断服务函数（以呼吸灯为例）
中断什么时候被触发？
当Timer_A跟CCR计时器里的值一样的时候
