[ZigBee] 5、ZigBee基础实验——图文与代码详解定时器1（16位定时器）（长文）

1、定时器1概述

　　定时器1 是一个支持典型的定时/计数功能的独立16 位定时器，支持输入捕获，输出比较和PWM等功能。定时器有五个独立的捕获/比较通道。每个通道定时器要使用一个I/O 引脚。定时器用于范围广泛的控制和测量应用，可用的五个通道的正计数/倒计数模式将允许诸如电机控制应用的实现。

　　定时器1 的功能如下：

• 五个捕获/比较通道
• 上升沿、下降沿或任何边沿的输入捕获
• 设置、清除或切换输出比较
• 自由运行、模或正计数/倒计数操作
• 可被1，8，32 或128 整除的时钟分频器
• 在每个捕获/比较和最终计数上生成中断请求
•  DMA 触发功能

2、16 位计数器

　　【关于分频，时钟】定时器包括一个16 位计数器，在每个活动时钟边沿递增或递减。活动时钟边沿周期由寄存器位CLKCON.TICKSPD定义，它设置全球系统时钟的划分，提供了从0.25MHz 到32MHz 的不同的时钟标签频率（可以使用32 MHz XOSC 作为时钟源）。这在定时器1 中由T1CTL.DIV设置的分频器值进一步划分。这个分频器值可以从1、8、32 或128。因此当32 MHz 晶振用作系统时钟源时，定时器1 可以使用的最低时钟频率是1953.125Hz，最高是32 MHz。当16MHz RC 振荡器用作系统时钟源时，定时器1 可以使用的最高时钟频率是16MHz。

　　【读取定时器当前值】计数器可以作为一个自由运行计数器，一个模计数器或一个正计数/倒计数器运行，用于中心对齐的PWM。可以通过两个8 位的SFR 读取16 位的计数器值：T1CNTH 和T1CNTL，分别包含在高位字节和低位字节中。当读取T1CNTL 时，计数器的高位字节在那时被缓冲到T1CNTH，以便高位字节可以从T1CNTH 中读出。因此！！！T1CNTL 必须总是在读取T1CNTH 之前首先读取。对T1CNTL 寄存器的所有写入访问将复位16 位计数器。当达到最终计数值（溢出）时，计数器产生一个中断请求。

　　【控制定时器】可以用T1CTL 控制寄存器设置启动并停止该计数器。当一个不是00 值的写入到T1CTL.MODE 时，计数器开始运行。如果00 写入到T1CTL.MODE，计数器停止在它现在的值上。

3、定时器1 操作

　　一般来说控制寄存器T1CTL 用于控制定时器操作。状态寄存器T1STAT 保存中断标志。各种操作模式如下所述。

4、自由运行模式

　　在自由运行操作模式下，计数器从0x0000 开始，每个活动时钟边沿增加1。当计数器达到0xFFFF（溢出），计数器载入0x0000，继续递增它的值，如图1 所示。当达到最终计数值0xFFFF，设置标志IRCON.T1IF 和T1STAT.OVFIF。如果设置了相应的中断屏蔽位TIMIF.OVFIM 以及IEN1.T1EN，将产生一个中断请求。自由运行模式可以用于产生独立的时间间隔，输出信号频率。（0xFFFF型）

　　　　　　　　　　　　　　　图1 自由运行模式

5、模模式

　　当定时器运行在模模式，16 位计数器从0x0000 开始，每个活动时钟边沿增加1。当计数器达到T1CC0（溢出），寄存器T1CC0H:T1CC0L 保存的最终计数值，计数器将复位到0x0000，并继续递增。如果定时器开始于T1CC0 以上的一个值，当达到最终计数值（0xFFFF）时，设置标志IRCON.T1IF 和T1CTL.OVFIF。如果设置了相应的中断屏蔽位TIMIF.OVFIM 以及IEN1.T1EN，将产生一个中断请求。模模式可以用于周期不是0xFFFF的应用程序。计数器的操作展示在图2 中。（自定义上限型）

　　　　　　　　　　　　　　图2 模模式

6、正计数/倒计数模式

　　在正计数/倒计数模式，计数器反复从0x0000 开始，正计数直到达到T1CC0H:T1CC0L 保存的值。然后计数器将倒计数直到0x0000，如图3 所示。这个定时器用于周期必须是对称输出脉冲而不是0xFFFF 的应用程序，因此允许中心对齐的PWM 输出应用的实现。在正计数/倒计数模式，当达到最终计数值时，设置标志IRCON.T1IF 和T1CTL.OVFIF。如果设置了相应的中断屏蔽位TIMIF.OVFIM 以及IEN1.T1EN，将产生一个中断请求。（增减交替型）

　　　　　　　　　　　　图3 正计数/倒计数模式

7、通道模式控制

　　通道模式随着每个通道的控制和状态寄存器T1CCTLn 设置。设置包括输入捕获和输出比较模式。

8、 输入捕获模式

　　当一个通道配置为输入捕获通道，和该通道相关的I/O 引脚必须被配置为输入。（什么是输入捕获模式，运作机制）在启动定时器之后，输入引脚的一个上升沿、下降沿或任何边沿都将触发一个捕获，即把16 位计数器内容捕获到相关的捕获寄存器中。因此定时器可以捕获一个外部事件发生的时间。（捕获外部事件发生时间）

　　 注意：在定时器可以使用一个输入/输出引脚之前，所需的I/O 引脚必须配置为定时器1 的外设引脚。通道输入引脚和内部系统时钟是同步的。因此输入引脚上的脉冲的最低持续时间必须大于系统时钟周期。

　　16 位捕获寄存器的内容从寄存器T1CCnH:T1CCnL 中读出。当捕获发生时，要设置IRCON.T1IF 标志和该通道的中断标志T1STAT.CHnIF（n 是通道号码）。如果分别设置了相应的中断屏蔽位T1CCTLn.IM，以及IEN1.T1EN，将产生一个中断请求。

9、输出比较模式（最难理解的一个，下面的边沿对其和中心对其其实是基于输出比较的运作核心，用上面讲的几种简单的模式实现PWM，中心对齐是利用模模模式实现的）

　　在输出比较模式中，与通道相关的IO要设置为输出模式。（什么是输出比较模式，运作机制）在定时器启动后, 计数器的内容会和通道比较寄存器中的内容T1CCnH:T1CCnL做比较。如果这两个内容（值）相等，输出引脚根据比较输出模式T1CCTLn.CMP的设置进行设置、复位或切换。（核心就是将T1CC0的值和每个通道寄存器中的值比较，相等了则产生中断等）

　　 注意：输出引脚运行在一个给定输出比较模式下时，它上面的所有边沿都是无故障运行的。

　　写入比较寄存器T1CCnL 将被缓冲，这样写入到T1CCnL 的值不起作用，直到相应的高位寄存器T1CCnH 被写入。写入比较寄存器T1CCnH:T1CCnL 对于输出比较值不起作用，直到定时器达到0x00。

　　注意：通道0 的输出比较模式较少，因为T1CC0H:T1CC0L 在模式6 和7 有一个特殊功能，这意味着这些模式对于通道0 是不能使用的。

　　当发生一个比较时，设置IRCON.T1IF 标志和该通道的中断标志T1STAT.CHnIF（n 是通道号码）。如果分别设置了相应的中断屏蔽位T1CCTLn.IM，以及IEN1.T1EN，将产生一个中断请求。

　　不同定时器模式下输出比较模式的例子给定在以下图中。

　　边沿对齐：PWM 输出信号可以使用定时器在自由运行模式下，通道1 和2 在输出比较模式6 或7（第6和第7条线）下生成（由T1CCTLn.CMP 位定义，其中n 是1 或2），如图4 所示。PWM 信号的周期通过设置T1CC0 确定，通道输出的占空比由T1CCn 确定，其中n 是PWM 通道1 或2。也可以使用定时器自由运行模式。在这种情况下，T1CTL.DIV 位中的CLKCON.TICKSPD 和分频器值设置PWM 信号的周期。PWM 信号的极性由使用的是输出比较模式6 还是7 确定。PWM 输出信号还可以使用图4 所示的输出比较模式4 和5，或通过使用图5 所示的模模式生成。对于简单的PWM，最好使用使用输出比较模式4 和5 来生成。

　　　　　　　　　　　　　　　图4 输出比较模式，定时器自由运行模式

　　　　　　　　　　　　图中0、1、2…6是7种模式，左边的波形对应每种模式

　　　　　　　　　　　　　　　图5 输出比较模式，定时器模模式

　　中心对齐：PWM 输出可以通过选择定时器正计数/倒计数模式生成。根据PWM 信号所需的极性选择通道输出比较模式4 或5（由T1CCTLn.CMP 位定义，其中n 是1 或2）。PWM 信号的周期由T1CC0 确定，通道输出的占空比由T1CCn 确定，其中n 是PWM 通道1 或2。某些类型的电机驱动应用程序会需要中心对齐的PWM 模式，一般地这比边沿对齐的PWM 模式产生的噪音更少，因为I/O 引脚传输不集中在同一个时钟边沿上。

　　　　　　　　　　　　　　图6  输出比较模式，定时器正计数/倒计数模式

　　（附加小姿势）在一些类型的应用程序中，需要在输出之间定义一个延迟或死亡的时间。典型地，这用于输出驱动一个H桥配置，以避免H 桥的一边交叉传导失控。延迟或死亡时间可以通过使用T1CCn 在PWM 输出中获得，如下所示：
　　假定通道1 和通道2 使用定时器正计数/倒计数模式，用于驱动输出，且这两个通道分别使用输出比较模式4 和5，那么定时器周期（定时器1 的时钟周期）是：
　　tP = T1CC0 x 2
　　死亡时间，即两个输出都为低电平的时间，（定时器1 的时钟周期）是：
　　tD = T1CC1 – T1CC2
　　当下列情况发生，比较输出引脚初始化为表9-1 所列的值：