CC2530的定时/计数器原理与应用

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2023-10-04 15:43 37阅读 0赞

--------------------

#### 目录 ####

*  1.定时计数器的基本原理
 *  2.CC2530的定时/计数器
 *   *  2.1.定时器1的工作原理
     *  2.2.定时器1的三种工作模式
 *  3.CC2530的定时/计数器中断系统
 *   *  3.1.定时器1的最大计数值和计算与设置
     *  3.2.定时器1初始化函数设计
     *  3.3.定时器中断服务函数设计
 *  4.案例1：应用定时器1的模模式实现1s定时
 *  5.案例2：应用定时器1的模模式实现秒闪灯

## 1.定时计数器的基本原理 ##

**定时/计数器：** 一种能够对**内部时钟信号**或**外部输入信号**进行**计数**，当计数值达到设定要求时，向CPU提出中断请求，从而实现定时或者计数功能的**外设**

> **定时器/计数器最基本的原理：** 进行计数，两者本质上都是计数器，可以进行**加/减1**计数，每出现一个计数信号，计数器就会自动**加/减1**，当计数值**从0变成最大值/从最大值变成0**溢出时，定时/计数器就会向CPU提出**中断**请求

## 2.CC2530的定时/计数器 ##

CC2530共有6个定时/计数器（**4个通用 + 2个特殊功能**）

1.  **定时器1：** **16位**定时器，**功能最全**，应**优先选用**  
    支持输入捕获、输出比较、PWM输出、触发DMA  
    5个独立的捕获/比较通道  
    具有三种工作模式：自由运行模式、模模式、正计数/倒计数模式
2.  **定时器2：** **16位**定时器，用于**CSMA-CA**提供定时
3.  **定时器3、定时器4：** **8位**定时器  
    支持输入捕获、输出比较  
    2个独立的捕获/比较通道（对应2个I/O引脚）  
    具有四种工作模式：自由运行模式、倒计数、模模式、正计数/倒计数模式
4.  **睡眠定时器：** **24位**正计数定时器，运行在**32KHz**的时钟频率，主要用于系统进入或退出**低功耗睡眠模式**之间的周期定时
5.  **看门狗定时器：** **15位**计数器，频率由**32KHz**时钟源规定（不使用看门狗功能时，可作为通用的定时器）

### 2.1.定时器1的工作原理 ###

**16位**的定时器，其计数器的工作是**在每个活动时钟边沿递增或递减**

1.  **支持**输入捕获、输出比较、PWM输出、触发DMA
2.  5个**独立的捕获/比较**通道，对应5个I/O引脚
3.  通过**2个8位**的寄存器读取定时器1的16位计数器值：**T1CNTH**、**T1CNTL**  
    当读取**T1CNTL**时，计数器的高位字节就会缓冲到**T1CNTH**，所以必须**先读取**T1CNTL
4.  具有三种**工作模式**：自由运行模式、模模式、正计数/倒计数模式

### 2.2.定时器1的三种工作模式 ###

1.  **自由运行模式**

> **工作方式：** 计数器从0x0000开始，在每个活动时**钟边沿增加1**，当计数器达到**0xFFFF时溢出**，计数器**重新进入0x0000并开始新一轮的递增计数**  
> **计数周期：** **固定为0xFFFF**,当计数值达到0xFFFF时，标志位**T1IF**和**OVFIF**被设置，可产生独立的时间间隔，输出信号频率  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70]

1.  **模模式**

> **工作方式：** 从0x0000开始，在每个活动**时钟边沿增加1**，当计数器达到**T1CC0寄存器保存的置**时溢出，计数器又从0x0000开始新一轮的递增计数  
> **计数周期：** **可以由用户自定义设置**  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

1.  **正计数/倒计数模式**

> **工作方式：** 计数器**反复从0x0000**开始，**正计数到TICC0保存的最终计数值**，然后**再倒计数回0x0000**，当**达到最终计数值**时，标志位**T1IF**和**OVFIF**被设置，可用于中心对齐的PWM信号输出  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## 3.CC2530的定时/计数器中断系统 ##

**定时器产生中断请求的三种情况：**

1.  计数器达到最终计数值（溢出或回到0）
2.  输入捕获事件
3.  输出比较事件（模模式时使用）

> **注意：**使用**模模式**，需要**开启通道0的输出比较模式**，否则计数器的值达到T1CC0后，**不会产生溢出中断**  
>   
> CC2530中定时器1~定时器4的中断使能位分别是**IEN1寄存器**中的**T1IE、T2IE、T3IE、T4IE**  
>   
> CC2530中定时器1~定时器4分别有一个**计数溢出中断屏蔽位**：TxOVFIM（可位寻址）。**一般不需要对TxOVFIM进行置1操作**，因为上电复位时其初始值就是1

### 3.1.定时器1的最大计数值和计算与设置 ###

**最大计数值 = 定时时长 / 定时器计数周期**

> 当系统时钟为16MHz，分频系数为128，要定时0.1s，最大计数值是多少？在程序设计上如何设置？
> 
> 1.  最大计数值 = 定时时长 / 定时器计数周期 = 0.1s / ((1/16M) \* 128) = 12500 = 0x30D4
> 2.  `T1CC0L = 0xD4`；//先写低8位寄存器 `T1CC0H = 0x30`; //再写高8位寄存器

**T1CTL定时器1控制寄存器**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

> **注意：** 一旦**设置了定时器1的工作方式**，该定时器就立刻开始定时计数工作，**一般放在初始化最后一行**

**T1CCTLx定时器1通道x捕获/比较控制寄存器**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

> **注意：****使用模模式**，需要开启**通道0**的输出**比较**模式  
> 定时器1通道0的输出比较功能通过**T1CCTL0寄存器**来设置

**T1STAT定时器1状态寄存器**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

### 3.2.定时器1初始化函数设计 ###

1.  将定时器1的**最大计数值**写入**T1CC0**
2.  通过**T1CCTL0寄存器开启**定时器1通道0的**输出比较模式**
3.  设置定时器1的相关**中断控制位**
4.  **设置分频系数**和工作模式并**启动定时器**

### 3.3.定时器中断服务函数设计 ###

1.  **清除T1STAT的中断标志位**
2.  **累加全局变量**count
3.  count被10整除，即1s的定时到了
4.  10s定时到，将count清零

## 4.案例1：应用定时器1的模模式实现1s定时 ##

> **要求：** 将内部系统时钟**16MHz**的RC振荡器**128分频**作为定时器1的计数信号，在模模式中实现**0. 1秒定时**。在定时中断服务函数中对全局变量**count进行累加**，实现**1秒定时**，并将LED5作为秒闪灯，而10秒后LED6亮，再10秒后LED6灭… 如此往复  
> **设计思路：**
> 
> 1.  计算最大计数值，并填入T1CC0H和T1CC0L
> 2.  使用模模式，记得开启通道0的输出比较模式
> 3.  使能定时器1相关的中断控制位
> 4.  在T1CTL寄存器设置分频系数，启动定时器
> 5.  编写定时器1中断服务处理函数，在这里记得,手工清除T1STAT寄存器中的中断标志位
> 6.  定义一个全局变量count,进行1秒定时
> 
> ![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

#include "ioCC2530.h"
    
    #define LED5 P1_3
    #define LED6 P1_4
    
    /*========================定时器1初始化函数=======================*/
    
    void Init_Timer1(){
        
      //设置最大计数值
      T1CC0L = 0xd4;//低8位
      T1CC0H = 0x30;//高8位
      
      //开启通道0的比较模式
      T1CCTL0 |= 0x04;
      
      //使能定时器1的中断
      T1IE = 1;
      //T1OVFIM = 1;定时器1溢出中断，因为复位置1，可不设置
      
      //使能总中断
      EA = 1;
      
      //设置定时器1的分配系数和工作模式
      T1CTL = 0x0e;//分频系数是128模模式
    }
    
     unsigned char count = 0;
    /*==========================定时器1服务函数=======================*/
    #pragma vector = T1_VECTOR
    __interrupt void Timer1_Sevice(){
        
        //清除定时器1通道0中断标志
        T1STAT &= ~0x01;
        count ++;
        //定时1s到
        if (count % 10 == 0){
        
          LED5 = ~LED5;
        }
        //定时10s到
        if (count == 100){
        
          LED6 = ~LED6;
          count = 0;
        }
      }
    /*==========================端口初始化函数=======================*/
    void Init_Port(){
        
        //将P1_3和P1_4设置为通用I/O口
        P1SEL &= ~0x18;
        //将P1_3和P1_4的端口设置为输出
        P1DIR |= 0x18;
        LED5 = 0;
        LED6 = 0;
      }
    
    /*==========================主函数==============================*/
      void main(){
        
        Init_Port();
        Init_Timer1();
        while(1);
      }

## 5.案例2：应用定时器1的模模式实现秒闪灯 ##

> **要求：**
> 
> 1.  选择内部**16MHz**时钟的**128分频**作为计数器1的计数信号
> 2.  在定时器1的**模模式**中实现**0.1s**的间隔定时
> 3.  在中断服务函数中，实现**1s**的间隔定时，并反转**D4**灯的开关状态，以实现灯秒闪的功能，即**D4**灯亮1s，灭1s…实现**3s**的间隔定时，并翻转**D6**的开关状态，即**D6**灯亮3s，灭3s…  
>     ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

#include "ioCC2530.h"
    
    #define D3 P1_0
    #define D4 P1_1
    #define D5 P1_3
    #define D6 P1_4
    
    //长定时累计变量
    unsigned char count = 0;
    
    /*=========================端口初始化函数===================================*/
    void Init_Port(){
        
      //初始化LED灯的I/O端口
      P1SEL &= ~0x1b;//将P1_0、P1_1、P1_3和P1_4设为通用I/O
      P1DIR |= 0x1b;//将P1_0、P1_1、P1_3和P1_4设为输出
      
      //关闭所有LED灯
      P1 &= ~0x1b;
    }
    
    /*=========================定时器1初始化函数=================================*/
    void Init_Timer1(){
        
    //设置最大计数值
    T1CC0L = 0xd4; //16MHz时 钟128分频定时100ms
    T1CC0H = 0x30; //设 先填低8位，再填高8位
    
    //开启通道0的比较模式
    T1CCTL0 |= 0x04;
    
    //使能定时器1中断
    T1IE = 1;
    
    //使能总中断打开
    EA= 1;
    
    //设置定时器1的分频系数和T作模式
    T1CTL = 0x0e;//分频系数是128,模模式
    }
    
    /*=========================定时器1中断服务函数===============================*/
    #pragma vector = T1_VECTOR
    __interrupt void Timer1_Sevice(){
        
      //清除定时器1通道0中断标志
      T1STAT &= ~0x01;
      //累加定时周期
      count++;
      //定时1s时间到
      if ((count % 10) == 0){
        
        D4 = ~D4;
      }
      //定时3s到
      if ((count % 10) == 30){
        
        D6 = ~D6;
        count = 0;
      }
    }
    
    /*======================================主函数===============================*/
    void main(){
        
      //端口初始化
      Init_Port();
      //定时器1初始化
      Init_Timer1();
      while(1);
    }

--------------------

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210607163736654.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210607164156111.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210607164704877.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210607171707470.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/2021060717204947.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: https://img-blog.csdnimg.cn/2021060717245829.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210607173200598.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: https://img-blog.csdnimg.cn/2021060720362384.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy,size_16,color_FFFFFF,t_70