定時(shí)器和計(jì)數(shù)器也許在MCU設(shè)計(jì)中最普遍的外設(shè)。幾乎任何應(yīng)用程序可以使用一個定時(shí)器或計(jì)數(shù)器，以提高性能，降低功率，或通過用一個簡單的定時(shí)器或計(jì)數(shù)器中斷替換repetitive-織或鉤織CPU的操作簡化設(shè)計(jì)。您可能沒有然而，使用了一些較新的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器單元，以及一些現(xiàn)已高級功能可以提高您的設(shè)計(jì)，甚至更多。本文將很快回顧一些，你可以用它來改善你的設(shè)計(jì)與流行的微控制器系列具有特別強(qiáng)調(diào)功能的自主經(jīng)營和電機(jī)控制說明性的例子在新定時(shí)器/計(jì)數(shù)器功能。

定時(shí)器和計(jì)數(shù)器模式：從簡單到高級

定時(shí)器和計(jì)數(shù)器開始了操作一些非常簡單的方式來代替普通程序的循環(huán)計(jì)數(shù)外部事件，定時(shí)內(nèi)部和外部的業(yè)務(wù)和關(guān)鍵MCU操作收集各種統(tǒng)計(jì)信息。一些最熟悉的計(jì)數(shù)模式是由在馬克西姆MAXQ612 MCU上的特征圖示并一些例子示于下面的圖1。在該圖的底部的表格顯示了三種常見的自主運(yùn)行模式定時(shí)器B時(shí)，MAXQ612定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊：自動重載，捕獲和PP /減計(jì)數(shù)。在右上角的圖顯示了自動重載模式框圖。的時(shí)鐘輸入定時(shí)器B可以來自一個時(shí)鐘分頻器，可以劃分系統(tǒng)時(shí)鐘具有八個不同的設(shè)置，或從外部引腳。控制位，TRB，啟用或禁用定時(shí)器B操作。定時(shí)器值寄存器(TVB)向上計(jì)數(shù)時(shí)鐘時(shí)和當(dāng)它達(dá)到存儲在定時(shí)器B加載寄存器(TBR)的值，并產(chǎn)生中斷和無線電視復(fù)位到零。這提供了在不使用寶貴的CPU周期以創(chuàng)建一個延遲創(chuàng)建延遲的簡單方法。外部引腳可用于選擇性TVB復(fù)位至零為好，使該模式可用于創(chuàng)建一個超時(shí)，如果期望的輸入沒有在時(shí)間的預(yù)計(jì)量顯示出來。

馬克西姆MAXQ612微控制器的圖像(點(diǎn)擊查看全尺寸)

圖1：馬克西姆MAXQ612 MCU為例計(jì)數(shù)器/定時(shí)器模式。 (美信提供)

在圖1的右上角的框圖說明在捕獲模式的動作。在這種模式下，時(shí)鐘分頻器和啟用/禁用功能是一樣的，在自動重裝模式。該TBV寄存器計(jì)數(shù)和復(fù)位至零時(shí)溢出并產(chǎn)生一個可選的中斷。上的外部引腳TBB的下降沿，在TBV寄存器中的值被裝入捕獲寄存器，TBR和中斷，EXFB，可以生成。此模式是用于計(jì)數(shù)所述外部信號，以確定信號頻率或信號延遲的上升沿之間的時(shí)鐘數(shù)是有用的。定時(shí)器從而釋放從做周期密集的計(jì)算操作的CPU，因此它可以成為它真正需要的工作更有效率。

其他幾種常見的定時(shí)/計(jì)數(shù)器操作由MAXQ612如向上/向下自動重裝，其中外部引腳控制計(jì)數(shù)的方向支持。此模式適用于各種脈沖寬度調(diào)制信號，如那些在機(jī)電傳感器中使用的解碼很有幫助。時(shí)鐘輸出模式可用于使用系統(tǒng)時(shí)鐘，一個分頻器和定時(shí)器B的終端計(jì)數(shù)最后，一個脈寬調(diào)制(PWM)輸出模式可以產(chǎn)生的邊沿對齊信號以產(chǎn)生一個簡單的輸出時(shí)鐘在共同PWM應(yīng)用中使用，如那些用于電機(jī)控制。

PWM計(jì)數(shù)器/定時(shí)器功能電機(jī)控制

一些最先進(jìn)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器功能用于PWM應(yīng)用用于電機(jī)控制的。這些計(jì)數(shù)器使用專用硬件來釋放所述處理器做更高級別的功能實(shí)現(xiàn)盡可能多的馬達(dá)相關(guān)的PWM功能成為可能。馬達(dá)控制PWM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本操作是大多數(shù)制造商實(shí)現(xiàn)和那些在恩智浦LPC 17XX PWM定時(shí)器，它適用于三相交流和直流馬達(dá)控制應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化之間找到共同的，提供了一個很好的例子。如圖2，馬達(dá)控制PWM模塊的功能，可以直到你知道有一個基本的PWM定時(shí)器通道的三個副本出現(xiàn)相當(dāng)復(fù)雜;一個在左邊，一個在中間，和一個在右邊。具有三個通道使得有可能使用單個的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，用于一個非常有效的實(shí)現(xiàn)控制三相電動機(jī)。每個通道控制的一對輸出端，反過來，可控制的東西片外，像一組線圈中的電動機(jī)。每個通道包括一個定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(TC)的寄存器，是由一個處理器時(shí)鐘(定時(shí)器模式)或由輸入引腳(計(jì)數(shù)器模式)遞增。

恩智浦LPC 17XX PWM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器圖片

圖2：恩智浦LPC 17XX PWM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。 (恩智浦提供)

每個通道都有一個相對于TC值的限制寄存器，并且當(dāng)發(fā)生匹配TC是兩種方式中的一“復(fù)位”。在邊緣對齊模式對TC復(fù)位為0，而在中心的模式匹配切換TC，直到它達(dá)到0，此時(shí)將其再次開始計(jì)數(shù)遞減上的每個處理器的時(shí)鐘或輸入引腳過渡。

每個通道還包括一匹配寄存器，用于存放比限制寄存器更小的值。在邊沿對齊模式下通道的輸出切換每當(dāng)TC值的匹配無論是比賽還是限制寄存器，而在中心對齊模式下，它們被切換，只有當(dāng)它匹配寄存器相匹配。因此，該限寄存器控制的輸出的期間，而匹配寄存器控制多少每個周期輸出花費(fèi)在每個狀態(tài)的。具有在極限寄存器中的一個小的值最小化的紋波如果輸出被集成到一個電壓，并且允許電機(jī)控制PWM定時(shí)器來控制，在高速操作的設(shè)備。

所有這些通道的硬件元件協(xié)同工作，以控制兩個輸出，A和B，其可驅(qū)動的一對晶體管的兩個電力軌之間切換的控制點(diǎn)。大部分時(shí)間的兩個輸出具有相反的極性，而是一個死區(qū)時(shí)間功能可啟用(以每個通道為基礎(chǔ))來延遲兩個信號'從被動轉(zhuǎn)變?yōu)橛行顟B(tài)，以使所述晶體管是從未上同時(shí)進(jìn)行。每對輸出的狀態(tài)可以被認(rèn)為是高，低的，和浮動或上，下，和中心關(guān)閉。從主動和被動高低每個通道的映射是可編程的，并且每一個可以執(zhí)行邊緣對齊的中心對齊脈沖寬度調(diào)制。圖3顯示了輸出配置的兩個例子。在一個在左邊的中心，沒有任何停滯時(shí)間一致。在一個在右邊有插入，以確保兩個輸出都不會主動在同一時(shí)間死區(qū)時(shí)間(DT)。

恩智浦LPC17xx電機(jī)控制PWM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器圖片

圖3：NXP LPC17xx馬達(dá)控制PWM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，例如輸出配置。

電機(jī)控制PWM定時(shí)器還包括幾個中斷源，可以很容易地通知更高級別的電機(jī)控制功能所需的處理器。這些中斷被組織在一個信道的基礎(chǔ)，并且可以指示何時(shí)一個TC匹配匹配寄存器，當(dāng)TC極限寄存器相匹配，當(dāng)信道捕獲TC值到它的捕獲寄存器或當(dāng)中止輸入變?yōu)榛钚?。該LPC17xx也有一些配套的外圍設(shè)備，從而簡化更高級別的控制功能，包括正交編碼器接口，額外的PWM模塊，定時(shí)器中斷和看門狗定時(shí)器。這種廣泛的專業(yè)計(jì)時(shí)功能指示多么重要的計(jì)時(shí)功能已成為基于MCU的設(shè)計(jì)。

其他專業(yè)的計(jì)時(shí)功能

在許多現(xiàn)代的MCU計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)功能日益專業(yè)化的生產(chǎn)廠家針對特定的應(yīng)用領(lǐng)域。作為一個例子，飛思卡爾的Kinetis K10家族(如MK10DN512ZVLQ10)有多種定時(shí)及數(shù)量的面向外圍設(shè)備具有專門功能。這些外設(shè)包括：可編程延遲塊用于控制ADC和DAC操作，以釋放處理器從管理這些低層次的流程有用的;靈活的定時(shí)模塊，提供定時(shí)，計(jì)數(shù)，輸入捕捉的多渠道，輸出比較支持電源管理和控制照明和電動馬達(dá);周期性中斷定時(shí)器，可以自動管理外設(shè)中斷和DMA傳輸;非常低的功耗定時(shí)器，當(dāng)MCU處于最低功耗狀態(tài)，以提供一個簡單的周期性的“喚醒”事件也能工作;和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，保持準(zhǔn)確的時(shí)間，甚至可以在脫離電池時(shí)，MCU完全斷電，使其系統(tǒng)運(yùn)行和壽命數(shù)據(jù)的來源方便。

在K10系列還提供了專門與特定塊，以便其他計(jì)時(shí)資源不消耗專門的時(shí)鐘和定時(shí)功能。例如，載波調(diào)制器發(fā)送器塊，用于創(chuàng)建在各種信號的編碼方案的使用的協(xié)議，例如在紅外線通信，都有自己專用的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，很象一個脈寬調(diào)制計(jì)數(shù)器，來管理的變化與頻移鍵編碼方案有關(guān)的脈沖寬度。這種趨勢奉獻(xiàn)專業(yè)計(jì)時(shí)及計(jì)數(shù)功能預(yù)計(jì)將繼續(xù)作為微控制器變得更多的應(yīng)用和市場細(xì)分的具體。

開發(fā)套件加快產(chǎn)品上市時(shí)間