第8章PWM定时器

1、第8章 PWM定时器、 实时时钟 及看门狗定时器本章重点本章重点:v S3C2410A PWM（脉宽调制）定时器概述；PWM定时器操作；PWM定时器特殊功能寄存器；PWM定时器应用举例。在PWM定时器操作中，详细讲述了自动重装与双缓冲、手动更新、脉宽调制、输出电平控制、死区发生器、DMA请求模式等内容。v S3C2410A RTC（实时时钟）概述；RTC组成与操作；RTC特殊功能寄存器；RTC程序举例。在RTC组成与操作中，详细讲述了闰年产生器、读/写寄存器、后备电池、报警功能、节拍时间中断等内容。v S3C2410A看门狗定时器（WDT）概述；看门狗定时器操作；看门狗定时器特殊功能寄存器；看

2、门狗定时器程序举例。2022-4-2438.1 PWM定时器v8.1.1 PWM定时器概述v 定时器模块参见图8.1，S3C2410A有5个16位的定时器。定时器03带有脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）功能，这4个定时器的输出信号连接到S3C2410A的TOUT0TOUT3引脚，输出波形的频率和占空比可编程控制。定时器4是一个内部定时器，没有PWM功能，输出信号不连接到S3C2410A引脚。定时器0有一个死区发生器（dead zone generator），能够用于对大电流设备进行控制。2022-4-244定时器0和1共用一个8位预分频器（prescaler），

3、定时器24共用另一个8位预分频器。定时器计数时钟信号来源于时钟分频器（clock divider），通过编程能够选择时钟分频器的1/2、1/4、1/8、1/16分频信号或选择使用TCLK0、TCLK1。8位预分频器是可编程的，根据保存在定时器配置寄存器TCFG0中的预分频值，对PCLK分频。定时器配置寄存器TCFG1为每个定时器选择时钟分频信号（1/2、1/4、1/8、1/16）或选择TCLK0、TCLK1。2022-4-245vS3C2410A片内定时器，支持自动重装模式v（一次定时结束，以重装值开始下一次定时）一次脉冲模式v（一次定时结束，停止定时器）。v定时器模块图见图8.1。2022-

4、4-2462022-4-247v 定时器寄存器组成和定时器主要操作过程v 除了定时器4，定时器03中每个定时器内部，都有下述寄存器。 定时器计数缓冲器寄存器TCNTBn，程序可读写，用于保存定时器计数初值。在手动更新（manual update）允许时，将这个初值送到定时器计数寄存器TCNTn，在TCNTn中进行递减计数操作。当自动重装（auto reload）允许时，一次计数结束（TCNTn递减计数达到0时），自动将TCNTBn的值装到TCNTn。 TCNTBn值的不同，决定了输出信号TOUTn频率的不同。2022-4-248 定时器比较缓冲器寄存器TCMPBn，程序可读写，用于保存定时器比

5、较初值。在手动更新允许时，将这个初值送到定时器比较寄存器TCMPn。当执行计数的TCNTn的值与TCMPn的值相等时，计数器输出信号TOUTn电平由低变高。当自动重装允许时，一次计数结束（TCNTn递减计数达到0时），自动将TCMPBn的值装到TCMPn。 TCMPBn的值，被用作脉宽调制，即在输出信号TOUTn频率不变时，对每个输出脉冲低电平、高电平占用时间的调制，也称为输出信号占空比的调制。2022-4-249 定时器计数寄存器TCNTn，是内部寄存器，程序不可读写。TCNTn也称为减法计数器、倒计数器或递减计数器。定时器的计数操作在TCNTn中执行。TCNTn计数时钟信号来源于时钟分频器

6、。当TCNTn一次计数结束，或产生DMA请求，或产生中断请求，由编程决定。当一次计数结束，如果自动重装允许时，TCNTBn值送TCNTn、TCMPBn值送TCMPn，开始下一次计数；如果自动重装禁止，则计数器停止。2022-4-2410 定时器比较寄存器TCMPn，是内部寄存器，程序不可读写。在计数过程中，一旦TCNTn的值与TCMPn的值相等，计数器输出TOUTn电平由低变高。 定时器计数观察寄存器TCNTOn，程序可读写。在计数过程中，如果希望读出TCNTn的值，只能通过读出TCNTOn实现，不能直接读TCNTn的值。2022-4-2411v要使定时器03运行，主要操作包括：通过编程先送出

7、计数值到TCNTBn，送出比较值（脉宽调制值）到TCMPBn。当设置为手动更新允许时，定时器自动将TCNTBn、TCMPBn的内容送TCNTn、TCMPn。然后设置启动定时器（TCON寄存器对应的start/stop位为1），则TCNTn开始递减计数。计数过程中当TCNTn的值与TCMPn的值相等时，输出信号TOUTn的电平由低变高。如果允许自动重装，当TCNTn计数达到0时，进行重装，同时产生中断请求或DMA请求，再开始下一次定时。如果不允许自动重装，则定时器停止。2022-4-2412v 在计数过程中，可以给TCNTBn和TCMPBn装入一个新的值，在自动重装方式，新的值只能用于下一次定时

8、，对当前正在进行的定时操作，不产生影响。v 定时器4除了没有TCMPB4和TCMP4寄存器外，其他寄存器与定时器03相同。定时器4不能进行脉宽调制，只能通过对TCNTB4设置不同的值，改变输出信号的频率。2022-4-2413v PWM定时器用到的S3C2410A引脚信号PWM定时器输出信号，作为S3C2410A的TOUT0TOUT3引脚信号。可以将S3C2410A引脚引入的时钟源TCLK1、TCLK0，作为定时器的时钟信号。2022-4-24148.1.2 PWM定时器操作v 基本定时操作 基本定时操作见图8.2(P268)。v 自动重装与双缓冲S3C2410A PWM定时器有双缓冲功能，也

9、就是说有两个缓冲器，定时器计数缓冲器寄存器TCNTBn和定时器比较缓冲器寄存器TCMPBn。 图8.3(P269)是双缓冲功能的一个举例，图中省略了TCMPBn寄存器的值。2022-4-2415v 定时器初始使用手动更新位和反相器位 当TCNTn在递减计数过程中，一旦达到0时，如果定时器控制寄存器TCON允许该定时器自动重装，会出现自动重装操作。 v 定时器操作举例 定时器操作举例见图8.4(P270)。v 脉宽调制脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）功能通过使用TCMPBn寄存器来实现，而PWM的频率由TCNTBn寄存器的值确定。 图8.5(P271)通过举例，表

10、明了TCMPBn的值越小，TOUTn输出高电平的时间越短，输出低电平的时间越长；而TCMPBn的值越大，TOUTn输出高电平的时间越长，输出低电平的时间越短。 2022-4-2416v 输出电平控制如图8.6(P271)所示，反相器设定为off或on，其输出信号TOUTn的波形高低电平正好相反。v 死区发生器（dead zone generator）使用PWM对大电流设备进行控制时，常常用到死区（dead zone）功能。死区功能在切断一个开关设备和接通另一个开关设备之间，允许插入一个时间间隙。在这个时间间隙，禁止两个开关设备同时被接通，即使接通非常短的时间也不允许。当定时器死区功能被允许时，

11、输出波形见图8.7(P272)。2022-4-2417v DMA请求模式定时器在每段指定时间后（一次定时结束）能够产生DMA请求信号。 DMA模式配置和DMA/中断操作见表8-1。图8.8(P272)表明，定时器3一旦设置为DMA模式，将不产生中断请求。定时器3的DMA请求和响应时间关系，也在图8.8中给出。2022-4-24188.1.3 PWM定时器特殊功能寄存器v 定时器配置寄存器0定时器配置寄存器0，即TCFG0，用于对两个8位预分频器配置，并且设置死区长度。其地址为0 x51000000，可读写，Reset值为0 x00000000，具体含义见表8-2。 定时器输入时钟频率 = PC

12、LK/prescaler值+1/divider值v prescaler值 = 0255v divider值 = 2、4、8、162022-4-2419v 定时器配置寄存器1 定时器配置寄存器1，即TCFG1，用于选择DMA请求通道和选择各定时器MUX（多路开关）的输入。其地址为0 x51000004，可读写，Reset值为0 x00000000，具体含义见表8-3。2022-4-2420v 定时器控制寄存器 定时器控制寄存器，即TCON，用于对各定时器的自动重装on/off、手动更新与否、启动/停止和输出反相器on/off进行设置，其地址为0 x51000008，可读写，Reset值为0 x0

13、0000000，具体含义见表8-4。2022-4-2421v 定时器计数缓冲器寄存器、比较缓冲器寄存器和计数观察寄存器 定时器04都有计数缓冲器寄存器TCNTBn和计数观察寄存器TCNTOn，定时器4没有比较缓冲器寄存器，定时器03有比较缓冲器寄存器TCMPBn。除了地址不同以外，各定时器对应的寄存器含义相同，如表8-5和表8-6所示。2022-4-24228.1.4 PWM定时器应用举例v【例8.1】当PCLK=66.5MHz时，选择不同的时钟分频（1/2、1/4、1/8、1/16）输入，分别计算定时器最小分辨率、最大分辨率及最大定时区间。v 参见8.1.3节中定时器配置寄存器TCFG0的内

14、容，根据定时器输入时钟频率计算式，计算结果见表8-7。2022-4-2423v 最小分辨率：定时器输入时钟的频率 =PCLK/prescaler值+1/divider值 =66.5(MHz)/0+1/2 =33.2500(MHz)一个计数脉冲的时间 =1/33.2500(MHz)=0.0300(s)2022-4-2424v 最大分辨率： 定时器输入时钟的频率=PCLK/255+1/2 =66.5(MHz)/256/2 =129.8828(KHz)一个计数脉冲的时间=1/129.8828(KHz) =7.6992(s)2022-4-2425v 最大定时区间： 由于TCNTBn=65535，计数到

15、0共65536个计数脉冲，所以 655367.6992(s)=0.5045(sec)。2022-4-2426v【例8.2】下面给出了使用C语言编写的，对定时器0/1/2/3测试的程序片段，假定程序中用到的寄存器地址在别的程序中已定义过，定时器产生中断后的处理程序这里没有列出。v (见参考书)2022-4-24278.2 实时时钟v8.2.1 RTC概述S3C2410A芯片内部有一个实时时钟（Real Time Clock，RTC）模块，当系统电源闭合时，使用系统提供的电源，当系统电源切断时，由后备电池为RTC模块供电。无论系统加电或切断电源，RTC都在运行；可以对RTC设定报警时间。使用STR

16、BLDRB指令，可以在RTC和CPU之间传送8位BCD码的数据，包括秒、分、时、日、星期、月、年。RTC模块使用32.768KHz的外部晶振工作。 2022-4-2428RTC作为系统时钟使用，也能够执行报警功能、产生节拍时间中断。主要特点有： 使用BCD码表示秒、分、时、日、星期、月、年； 有闰年产生器； 报警功能：有报警中断或从Power_OFF模式中唤醒功能； 解决了2000年问题； 独立的电源引脚（RTCVDD）； 支持毫秒级节拍时间中断，可用于RTOS内核； 支持秒进位复位功能。2022-4-2429v RTC用到的S3C2410A引脚信号有： 外接晶振引脚信号XTIrtc、XTOr

17、tc和外接电源引脚RTCVDD（1.8V）。2022-4-24308.2.2 RTC组成与操作vRTC组成框图见图8.9。2022-4-2431 v 闰年产生器 闰年产生器基于从BCDDATE、BCDMON、BCDYEAR来的数据，确定每个月的最后一天是28、29、30或31日。一个8位的计数器只能表示2位BCD数字，因此它不能确定00（年的最低2位数字）年是闰年或不是闰年。为了解决这一问题，在S3C2410A的RTC模块中有一个硬件逻辑支持2000年作为闰年。要注意1900年不是闰年而2000年是闰年。因此在S3C2410A中，2位BCD码的00代表2000年，而不是1900年。 2022-

18、4-2432v 读/写寄存器 RTCCON控制寄存器位0必须被设置为1，然后才可以写RTC模块中的寄存器。如果这一位被设置为0，不能写入RTC模块中的寄存器。 2022-4-2433v 后备电池 当系统电源切断时，通过RTC引脚提供电源到RTC模块，RTC逻辑由后备电池驱动。这时CPU接口与RTC的逻辑被阻塞，后备电池仅仅驱动晶振电路和BCD计数器，使得BCD计数器功耗为最小。 2022-4-2434v 报警功能 在Power_OFF模式或Normal操作模式，RTC在规定的时间产生一个报警信号。在Normal操作模式，报警中断ALMINT被激活；在Power_OFF模式，像ALMINT一样，

19、电源管理唤醒信号PMWKUP也能够被激活。RTC报警控制寄存器RTCALM，确定报警允许/禁止和报警时间设定条件。2022-4-2435v 节拍时间（tick time）中断 RTC节拍时间被用作中断请求。节拍时间计数寄存器TICNT有1位中断允许位和7位节拍时间计数值位。计数值达到0时，节拍时间中断出现。中断周期计算如下： Period=(n+1)/128（second） 式中：n为节拍时间计数值，范围为1127。2022-4-2436v 进位复位功能(round reset function) 进位复位功能由RTC进位复位寄存器RTCRST来实现。产生秒进位的边界（30、40或50秒）可以

20、选择，在进位复位后，秒的值被设置为0。例如，如果当前时间是 23：37：47，并且设置进位边界为40秒，则进位复位功能改变当前时间为23：38：00。2022-4-2437v 32.768KHz外接晶振连接举例 图8.10是使用32.768KHz晶振作为RTC单元晶振电路的一个实例。2022-4-24388.2.3 RTC特殊功能寄存器v RTC控制寄存器RTC控制寄存器RTCCON由4位组成，位0即RTCEN用作控制禁止/允许对RTC寄存器的写入，而其他3位CLKSEL、CNTSEL、CLKRST用于测试。RTCCON寄存器地址、Reset值及各位含义见表8-9和表8-9 2022-4-24

21、39v RTC 报警控制和报警数据寄存器RTC报警控制寄存器RTCALM，确定允许/禁止报警和报警时间。在Power_OFF模式，通过ALMINT和PMWKUP，RTCALM寄存器产生报警信号，参见图8.9。在Normal操作模式，仅仅通过ALMINT产生报警信号。RTC报警控制和报警数据寄存器地址及Reset值见表8-10，寄存器各位的含义见表8-11。2022-4-2440v RTC进位复位寄存器 RTC进位复位寄存器RTCRST，Reset值为0 x0，地址及各位含义见表8-12。 节拍时间计数寄存器 节拍时间计数寄存器TICNT，Reset值为0 x00，地址及各位含义见表8-13。

22、秒、分、时、日、星期、月、年数据寄存器 可以对这些寄存器设置当前时间和日期，读取当前时间和日期。 这些寄存器使用BCD值，Reset值未定义，地址及各位含义见表8-14。2022-4-24418.2.4 RTC程序举例v【例8.3】下面给出了使用C语言编写的读RTC日期和时间的程序片段。v (见参考书P283-284)2022-4-24428.3 看门狗定时器v8.3.1 看门狗定时器概述 看门狗定时器（Watch Dog Timer，WDT）简称看门狗，属于定时器中的一种。v 一般看门狗定时器概述一般看门狗定时器，通常可以由程序控制允许/禁止看门狗定时器，允许即启动定时器，禁止即停止定时器。

23、看门狗定时器内部最少有一个计数寄存器，执行计数操作。使用时应该由程序给这个计数寄存器设定一个计数初值，然后允许看门狗定时器（启动），来一个计数脉冲，计数寄存器计一次数。对于减法计数器，当减到0时，产生一个定时输出信号，通常把这个定时输出信号作为内部Reset信号使用，重新启动控制器（指CPU中的控制器）。2022-4-2443v简单地说，使用看门狗定时器，目的是当运行的程序受到了干扰，发生了死循环，或者由于运行的程序内部事先未发现的错误，导致程序不是按照程序员预定的运行路线运行时，看门狗定时器能够重新启动控制器。2022-4-2444v S3C2410A看门狗定时器概述S3C2410A片内有一

24、个看门狗定时器模块，当控制器的操作受到像噪音或系统错误的干扰时，看门狗定时器能够重新启动控制器操作；这个定时器也能被用作一个通常的16位间隔时间定时器，产生中断请求。看门狗定时器用于重启控制器时，在看门狗定时器计数寄存器WTCNT中执行计数操作，当允许看门狗定时器时（WTCON5=1），每来一个计数脉冲，减1。当计数值减到0时，能够产生一个长度为128个PCLK时间长度的复位（Reset）信号。2022-4-24458.3.2 看门狗定时器操作v 看门狗定时器功能框图如图8.11所示。2022-4-2446看门狗定时器用PCLK作为它唯一的源时钟。为了产生相应的看门狗定时器时钟，PCLK先被预分频，之后再次被分频（称为时钟分频）。预分频值和时钟分频值的选择，在看门狗定时器的控制寄存器WTCON中被指定。合法的预分频值的范围从0到255。时钟分频值可以选