第6章 定時器相關(guān)模塊

1、第6章 定時器相關(guān)模塊本章導讀：本章講述了計數(shù)器/定時器的一般工作原理，介紹K60N512的定時接口模塊（PDB、 FTM、PIT、LPTMR、CMT和RTC )的基本功能與編程基礎(chǔ)，并給出具體的例子，讀者要仔細體會各種不同的使用方法，并將這些方法運用到具體的應(yīng)用中。本章知識點有計數(shù)器/定時器的工作原理；可編程延時模塊PDB;Flex定時器FTM;周期中斷定時器PIT;低功耗定時器LPTMR;載波調(diào)制傳輸接口 CMT;實時時鐘RTC。6.1計數(shù)器/定時器的基本工作原理在嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中，有時要求能對外部脈沖信號或開關(guān)信號進行計數(shù)，這可通過計數(shù)器來 完成。有些設(shè)備要求每間隔一定時間開啟并在一段時

2、間后關(guān)閉，有些指示燈要求不斷地閃爍，這 可利用定時信號來完成。個人計算機也經(jīng)常要用到定時信號，如系統(tǒng)日歷時鐘的計時、產(chǎn)生不同 頻率的聲源等。在計算機系統(tǒng)屮，計數(shù)與定時問題的解決方法是一致的，只不過是同一個問題的 兩種表現(xiàn)形式。實現(xiàn)計數(shù)與定時的基本方法有三種:完全硬件方式、完全軟件方式、可編程計數(shù)器/定時器。 1.完全硬件方式在過去的許多儀器儀表或設(shè)備中，需要進行延時、定時或計數(shù)，經(jīng)常使用數(shù)字邏輯電路實現(xiàn), 即完全用硬件電路實現(xiàn)計數(shù)/定時功能，若要改變計數(shù)/定時的要求，必須改變電路參數(shù)，通用性和靈活性差。在微型電子計算機出現(xiàn)以后，特別是隨著單片微型計算機的發(fā)展與普及，這種完全硬件方式實現(xiàn)定時與計

3、數(shù)的方法已較少使用。2.完全軟件方式在計算機中，通過編程利用計算機執(zhí)行指令的時間實現(xiàn)定時,稱為完全軟件方式，簡稱軟件方式。在這種方式中，一般是根據(jù)所需要的時間常數(shù)來設(shè)計一個延時子程序，延時子程序中包含一定的指令，設(shè)計者要對這些指令的執(zhí)行時間進行精確的計算和測試，以便確定延時時間是否符合要求。當時間常數(shù)比較大時,常常將延時子程序設(shè)計為一個循環(huán)程序，通過循環(huán)常數(shù)和循環(huán)體 內(nèi)的指令來確定延時時間。這樣，每當延時子程序結(jié)束以后，可以直接轉(zhuǎn)入下而的操作，也可以用輸出指令產(chǎn)生一個信號作為定時輸出。這種方法的優(yōu)點是節(jié)省硬件。主要缺點是執(zhí)行延時程序期間，CPU一直被占用，所以降低了 CPU的使用效率，也不容易

4、提供多作業(yè)環(huán)境；另外，設(shè)計延時子程序時，要用指令執(zhí)行時間來拼湊延時時間，顯得比較麻煩。不過，這種方法在實際應(yīng)用中還是經(jīng)常使用的，尤其是在已有系統(tǒng)上作軟件開發(fā)時，以及延時時間較小而重復次數(shù)又較少的情況。在計算機控制軟件開發(fā)過程中，作為粗略的延時，經(jīng)常使用軟件方法來實現(xiàn)定時。3.可編程計數(shù)器/定時器利用專門的可編程計數(shù)器/定時器實現(xiàn)計數(shù)與定時，克服了完全硬件方式與完全軟件方式的缺點，綜合利用了它們各自的優(yōu)點，其計數(shù)/定時功能可由程序靈活地設(shè)置，設(shè)定之后與CPU并行地工作，不占用CPU的工作時間。應(yīng)用可編程計數(shù)器/定時器，在簡單的軟件控制下，可以產(chǎn)生準確的時間延時。這種方法的主要思想是根據(jù)需要的定時

5、時間，用指令對計數(shù)器/定時器設(shè)置定時常數(shù)，并用指令啟動計數(shù)器/定時器開始計數(shù)，當計數(shù)到指定值時，便自動產(chǎn)生一個定時輸出。在計數(shù)器/定時器開始工作以后，CPU不必去管它，而可以去做其他工作。這種方法最突出的優(yōu)點是計數(shù)時不占用CPU的時間，如果利用計數(shù)器/定時器產(chǎn)生中斷信號還可以建立多作業(yè)的環(huán)境，所以可大大提高CPU的利用率。加上計數(shù)器/定時器本身的開銷并不很大，因此這種方法在微機應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。K60的定時器接口模塊包括了六個子模塊：可編程延遲模塊PDB、Flex定時器模塊FTM、周期中斷定時器模塊PIT、低功耗定時器模塊LPTMR、載波調(diào)制發(fā)射器模塊CMT，以及實時時鐘模塊RTC。

6、下面逐個介紹這幾個模塊。6.2可編程延遲模塊PDB6.2.1 PDB的基礎(chǔ)知識可編程延遲模塊（Programmable Delay Block, PDB)可以提供從內(nèi)部/外部觸發(fā)源、可編程間隔到A/D轉(zhuǎn)換（Analog To Digital Convert, ADC)的硬件觸發(fā)，也可以提供D/A轉(zhuǎn)換模塊(Digital-to-Analog Converter, DAC)間隔觸發(fā)的可控時延，這樣就可以為ADC轉(zhuǎn)換和DAC輸出提供精確的時間。由于本章涉及ADC與DAC的內(nèi)容，讀者可以先閱讀后面的章節(jié)再進行本節(jié)的學習。另外，PDB模塊還可以選擇性提供脈沖輸出。PDB模塊包含高達15種輸入觸發(fā)中斷源和

7、軟件觸發(fā)中斷源、8路的可配置用于ADC觸發(fā)的PDB通道、8路的DAC內(nèi)部觸發(fā)源和8路的脈沖輸出。PDB結(jié)構(gòu)框圖如圖6-1所示。在圖中，只顯示了PDB通道n，DAC間隔觸發(fā)器x以及脈沖輸出y (用虛線框表示），沒有顯示PDB使能控制邏輯與時序錯誤中斷邏輯。6.2.2 PDB模塊寄存器介紹PDB的寄存器絕對地址（十六進制）寄存器名稱訪問4003_6000狀態(tài)和控制秒寄存器（PDB0_SC）R/W4003_6004模寄存器（PDB0_MOD）R/W4003_6008計數(shù)寄存器（PDB0_CNT）R4003_600C中斷延時寄存器（PDB0_IDLY）R/W4003_6010通道n控制寄存器1（(PD

8、B0_CH0C1）R/W4003_6014通道n狀態(tài)寄存器（PDB0_CH0S）W1c4003_6018通道n延時0寄存器（PDB0_CH0DLY0）R/W4003_601C通道n延時1寄存器（PDB0_ CH0DLY1）R/W4003_6038通道n控制寄存器1（ PDB0_CH1C1 ）R/W4003_603C通道n狀態(tài)寄存器（ PDB0_CH1S ）W1c4003_6040通道n延時0寄存器（PDB0_CH1DLY0）R/W4003_6044通道n延時1寄存器（PDB0_ CH1DLY1）R/W4003_6150DAC間隔觸發(fā)n控制寄存器（ PDB0_DACINTC0 ）R/W4003_

9、6154DAC間隔n寄存器（ PDB0_DACINT0 ）R/W4003_6158DAC間隔觸發(fā)n控制寄存器（ PDB0_DACINTC1）R/W4003_615CDAC間隔n寄存器（ PDB0_DACINT1 ）R/W4003_6190輸出脈沖n使能寄存器（ PDB0_PO0EN）R/W4003_6194輸出脈沖n延時寄存器（ PDB0_PO0DLY）R/W1）狀態(tài)和控制寄存器（PDBx_SC）PDBx_SC位描述位描述31-20：預留預留，只讀，值為019-18：LDMOD裝載模式選擇LDOK置位后，此位為MOD、IDLY、ChnDlym、INTx和POyDly寄存器的負載模式選擇位00

10、一旦LDOK置位后，內(nèi)部寄存器立即從緩沖區(qū)裝載值01 PDB計數(shù)器的值與MOD寄存器的值相等且LDOK置位后，內(nèi)部寄存器從緩沖區(qū)裝載值(1)10 LDOK置位后，如果檢測到輸入觸發(fā)事件，內(nèi)部寄存器從緩沖區(qū)裝載值(2)11 當(1)或(2)發(fā)生時，內(nèi)部寄存器從緩沖區(qū)裝載值。17：PDBEIEPDB時序錯誤中斷使能位0 禁止中斷1 使能中斷16：SWTRIG軟件觸發(fā)當使能PDB而且選擇軟件觸發(fā)作觸發(fā)輸入源時，寫1到此位會使計數(shù)器重新計數(shù)。寫0無 效。 讀為015：DMAENDMA使能位0 禁止1 使能14-12：PRESCALER預分頻選擇位000 1倍倍頻001 2倍倍頻010 4倍倍頻011

11、8倍倍頻100 16倍倍頻101 32倍倍頻110 64倍倍頻111 128倍倍頻11-8：TRGSEL輸入觸發(fā)源選擇為PDB選擇輸入觸發(fā)源。輸入觸發(fā)源可以是內(nèi)部或者外部觸發(fā)源，或者軟件觸發(fā)。00001110分別為中斷源0中斷源14，1111為軟件中斷源7：PDBENPDB使能位0 禁止，計數(shù)器關(guān)閉1 使能6：PDBIFPDB中斷標志位當計數(shù)器的值等于IDLY寄存器的值時，此位置位。寫0清該位。5：PDBIEPDB中斷使能這一位使能PDB中斷。當此位被置位且DMAEN被清除時，PDBIF會產(chǎn)生一個中斷0 禁止1 使能4：預留預留，只讀，值為03-2：MULT倍頻因子選擇位00 倍頻因子為101

12、 倍頻因子為1010 倍頻因子為2011 倍頻因子為401:CONT連續(xù)模式使能位0 單次模式1 連續(xù)模式0：LDOK裝載數(shù)據(jù)OK位寫1可以讓緩沖裝載內(nèi)部寄存器MOD、IDLY、ChnDlym、INTx和POyDly的值。MOD、IDLY、ChnDlym、INTx和POyDly可以通過LDMOD發(fā)揮作用。2）模寄存器（PDBx_MOD）PDBx_MOD位寄存器位描述31-16：預留預留，只讀，值為015-0：MODPDB模值這些位確定了計數(shù)器的周期，當計數(shù)器達到這個值時，歸零，如果PDB為連續(xù)模式，重新計數(shù)。3）計數(shù)寄存器（PDBx_CNT）PDBx_CNT位描述位描述31-16：預留預留，只

13、讀，值為015-0：CNTPDB計數(shù)器，只讀4）中斷延時寄存器（PDBc_IDLY）PDBc_IDLY位描述位描述31-16：預留預留，只讀，值為015-0：IDLYPDB中斷延時，這些位確定PDB中斷的延時值5）通道n控制寄存器1（PDBx_CHnC1）每個PDB通道都有一個控制寄存器CHnC1，用來控制每個PDB通道的功能。PDBx_CHnC1位描述位描述31-24：預留預留，只讀，值為023-16：BBPDB通道預觸發(fā)背靠背操作使能位0 禁止1 使能15-8：TOSPDB預觸發(fā)輸出選擇位這些位用來選擇PDB的ADC預觸發(fā)輸出。0 PDB通道響應(yīng)旁路模式的預觸發(fā)。1當在輸入觸發(fā)源檢測到一個

14、上升沿信號后，計數(shù)器的值等于通道延時寄存器的值加一個預分頻周期時，或者選擇軟件觸發(fā)模式且SWTRIG置位，預觸發(fā)器會響應(yīng)7-0：ENPDB通道預觸發(fā)使能位0 禁用PDB通道響應(yīng)預觸發(fā)器1 使能 PDB通道響應(yīng)預觸發(fā)器6）通道n狀態(tài)寄存器（PDBx_CHnS）PDBx_CHnS位描述位描述31-24:預留預留，只讀，值為023-16：CFPDB通道標志當PDB計數(shù)器與CHnDLYm匹配時置位CFm。寫0清除15-8：預留預留，只讀，值為07-0：ERRPDB通道時序錯誤標志0 PDB通道響應(yīng)預觸發(fā)器不檢測時序錯誤1 PDB通道響應(yīng)預觸發(fā)器檢測時序錯誤7）通道n延時0寄存器（PDBx_CHnDLY

15、0）PDBx_CHnDLY0位描述位描述31-16：預留預留，只讀，值為015-0：DLYPDB通道延時值這些位確定通道響應(yīng)預觸發(fā)器的延時值8）通道n延時1寄存器（PDBx_CHnDLY1）功能同通道n延時0寄存器，不再贅述。9）DAC間隔觸發(fā)器n控制寄存器（PDBx_DACINTCn）PDBx_DACINTCn位描述位描述31-2：預留預留，只讀，值為01：EXTDAC外部輸入觸發(fā)使能位0 禁用DAC外部輸入觸發(fā)1 使能DAC外部輸入觸發(fā)0：TOEDAC間隔觸發(fā)使能位0 禁止1 使能10）DAC間隔n寄存器（PDBx_DACINTn）PDBx_DACINTn位描述位描述31-16：預留預留，

16、只讀，值為015-0：INTDAC間隔這些位決定DAC間隔觸發(fā)器的間隔值11）脈沖輸出n使能寄存器（PDBx_POnEN）PDBx_POnEN位描述位描述31-8：預留預留，只讀，值為07-0：POENPDB脈沖輸出使能0 禁止1 使能12）脈沖輸出n延時寄存器（PDBx_POnDLY）PDBx_POnDLY位描述位描述31-16：DLY1PDB脈沖輸出延時1這些位用來確定PDB脈沖輸出延時1的值。當PDB計數(shù)器等于DLY1時，脈沖輸出高。15-0：DLY2PDB脈沖輸出延時2這些位用來確定PDB脈沖輸出延時2的值。當PDB計數(shù)器等于DLY2時，脈沖輸出高。6.2.3 PDB模塊概要與編程要點

17、1.PDB輸入觸發(fā)源選擇PDB有多達15個輸入觸發(fā)源，叫做Trigger-In 014，在圖6-1中可以看到，它們與片上或片下事件源相連。通過PDB狀態(tài)控制寄存器SC的軟件觸發(fā)位（SWTRIG)可以將PDB設(shè)置為軟件觸發(fā)，通過SC的輸入觸發(fā)源選擇位域（TRIGSEL)可以使能觸發(fā)輸入源Trigger-In 0到14 中的某一個，或者是軟件觸發(fā)。SCTRIGSEL的取值范圍為00001111，其中00001110對應(yīng) 觸發(fā)源Trigger-In 0到14，1111對應(yīng)軟件觸發(fā)。詳細信息參見本章閱讀材料。2. DAC間隔觸發(fā)器輸出PDB可以產(chǎn)生間歇的觸發(fā)，周期性的更新DAC輸出。當產(chǎn)生輸入觸發(fā)事件

18、且DACINTCxEXT 等于零時，復位DAC間隔計數(shù)器x并重新開始計數(shù)。當間隔計數(shù)器x的值等于DACINTx寄存器設(shè)置的值時，DAC間隔觸發(fā)器x會輸出一個脈沖來更新DACx，該脈沖的脈寬等于一個外設(shè)時 鐘周期。如果置位DACINTCxEXT，將旁路DAC間隔計數(shù)器，而且在檢測到DAC外部輸入觸發(fā)有上升沿之后，DAC間隔觸發(fā)器x會輸出一個脈沖。清位DACINTCxTOE將禁止DAC間隔計數(shù)器和DAC間隔觸發(fā)器。當PDB計數(shù)器等于PDB模寄存器MOD的值時，復位DAC間隔計數(shù)器。因此當PDB計數(shù)器歸零時，DAC間隔計數(shù)也會重新開始。在圖6-1可以看到DAC間隔觸 發(fā)輸出框圖。3.脈沖輸出PDB可

19、以輸出寬度可配置的脈沖。當PDB計數(shù)器的值等于PDB脈沖輸出y延時寄存器DLY1的值時，脈沖輸出為高；當計數(shù)器達的值等于PDB脈沖輸出y延時寄存器DLY2的值時，脈沖輸出為低。由圖6-1也可以看到脈沖輸出框圖。圖6-1 PDB結(jié)構(gòu)框圖6.2.3 PDB構(gòu)件設(shè)計及測試實例(省略）6.3 Flex定時器FTM6.3.1 FTM的基礎(chǔ)知識彈性定時器模塊（FlexTimer Module, FTM)是一個支持輸入捕捉、輸出比較、產(chǎn)生可用來 控制電機的PWM信號和電源管理應(yīng)用的通道定時器。它建立在飛思卡爾8位微控制器HCS08 定時器PWM模塊TPM上，并且在低功耗和向后兼容TPM的基礎(chǔ)上進行功能擴展，

20、增加了有符號的加法計數(shù)器、故障控制輸入、增強了觸發(fā)功能和極性控制來滿足電機控制、電源轉(zhuǎn)換等 的需要。所有與TPM模塊相同的特性完全向后兼容，F(xiàn)TM在相同的核心平臺下不需要對代碼做 任何改變就可以實現(xiàn)相同的功能。FTM具有可選的時鐘源，可以是系統(tǒng)時鐘、固定頻率時鐘或者外部時鐘；具有1、2、4、8、16、32、64、128預分頻；一個可以進行無符號或有符號計數(shù)的16位計數(shù)器，為FTM提供定時 參考；每一個通道都可配置為輸入捕捉、輸出比較或者邊緣對齊的PWM模式；每個通道的極性 都可以配置，并產(chǎn)生溢出中斷、通道中斷、故障中斷等中斷。當TOIE=l 且TOF=l時，產(chǎn)生定時 器溢出中斷，當ChnIE=

21、l且CHnF=l時，產(chǎn)生通道（n)中斷，當FAULTIE=1且FAULTF=1時， 產(chǎn)生故障中斷。圖6-2顯示了 FTM模塊結(jié)構(gòu)，其中心組件為16位計數(shù)器。6.3.2 FTM模塊寄存器介紹FTM寄存器非常多，我們這里只列舉常用的8個。1）狀態(tài)和控制寄存器（FTMx_SC）SC包含溢出狀態(tài)標志和控制位，用來配置中斷使能、FTM配置、時鐘源和預分頻因子。這些控制和這個模塊的所有通道相關(guān)。FTMx_SC位域描述位域描述31-8保留這個只讀位域被保留，值常為0。7TOF定時器溢出標志位0 FTM計數(shù)器不溢出1 FTM計數(shù)器溢出6TOIE定時器溢出中斷使能0 禁止TOF中斷。使用軟件輪詢1 使能TOF中

22、斷。當TOF等于1時產(chǎn)生中斷5CPWMS中央對齊PWM選擇位0 FTM計數(shù)器向上計數(shù)1 FTM計數(shù)器向上向下計數(shù)4-3CLKS時鐘源選擇00 沒有選擇任何時鐘（實際上是禁止FTM計數(shù)器）01 系統(tǒng)時鐘10 固定頻率時鐘11 外部時鐘2-0PS預分頻因子選擇位000 1分頻001 2分頻010 4分頻011 8分頻100 16分頻101 32分頻110 64分頻111 128分頻2）計數(shù)器（FTMx_CNT）CNT寄存器包含F(xiàn)TM計數(shù)器的值。復位清CNT寄存器，寫任何值到COUNT中會將計數(shù)器更新為它的初始值（CNTIN），當激活BDM時，F(xiàn)TM計數(shù)器凍結(jié)。FTMx_CNT位域描述位域描述31-

23、16保留只讀位域被保留，總是為0。15-0COUNT計數(shù)器值3）模寄存器（FTMx_MOD）模寄存器包含F(xiàn)TM計數(shù)器的模值。FTM計數(shù)器達到模寄存器的值后，在下個時鐘周期置位溢出標志（TOF），F(xiàn)TM計數(shù)器的下一個值取決于所選的計數(shù)方式。寫MOD寄存器會將值鎖存到緩沖區(qū)中，MOD寄存器會根據(jù)寫緩沖區(qū)中的值更新寄存器。如果FTMEN=0，通過寫SC寄存器可能復位寫一致機制，推薦在寫MOD寄存器之前初始化FTM計數(shù)器。FTMx_MOD位域描述位描述31-16：預留預留，只讀，值為015-0：MOD模值4）通道n狀態(tài)和控制寄存器（FTMx_CnSC）CnSC包含了通道中斷狀態(tài)標志和控制位，用于配置中

24、斷使能、通道配置和引腳功能。FTMx_CnSC位描述位描述31-8：預留預留，只讀，值為07：CHF通道標志0 無通道事件發(fā)生1 有通道事件發(fā)生6：CHIE通道中斷使能位0 禁止1 使能5：MSB通道模式選擇位在通道邏輯中，用于進一步的選擇，它的功能取決于通道模式。此位已被寫保護。只有當MODEWPDIS = 1時才可寫。4：MSA通道模式選擇位在通道邏輯中，用于進一步的選擇，它的功能取決于通道模式。此位已被寫保護。只有當MODEWPDIS = 1時才可寫。3：ELSB邊沿或電平選擇位ELSB和ELSA的功能取決于通道模式，此位已被寫保護。僅當MODEWPDIS = 1時才可寫。2：ELSA邊

25、沿或電平選擇位ELSB和ELSA的功能取決于通道模式，此位已被寫保護。僅當MODEWPDIS = 1時才可寫。1：預留預留，只讀，值為00：DMADMA使能位0 禁止1 使能5）通道n值寄存器（FTMx_CnV）這些寄存器包括了輸入捕捉模式下捕捉的FTM計數(shù)器的值或者輸出比較模式下的匹配值。在輸入捕捉、捕捉測試和雙邊沿捕捉模式，寫CnV無效。在輸出比較模式下，寫CnV寄存器將會把寫入的值裝載到緩沖中。FTMx_CnV位描述31-16：預留預留，只讀，值為015-0：VAL通道值捕捉到的FTM計數(shù)器的值或輸出比較輸出匹配值6）計數(shù)器初始值寄存器（FTMx_CNTIN）該寄存器包括FTM計數(shù)器的初

26、始值，寫該寄存器會將值裝載到緩沖區(qū)中。FTMx_CNTIN位描述位描述31-16：預留預留15-0：INITFTM計數(shù)器的初始值7）捕捉和比較狀態(tài)寄存器（FTMx_STATUS）該寄存器包括了對每個FTM通道的狀態(tài)標志CHnF位的副本。通過讀該寄存器可以得到所有通道的CHnF位的值。寫0x00到該寄存器可以清掉所有的CHnF位的值。當通道上有事件發(fā)生時，硬件會使響應(yīng)的通道標志置位。當CHnF被置位時，讀該寄存器可以清CHF。寫1到CHF無效。FTMx_STATUS位描述位描述31-8：預留預留，只讀，值為07-0CHnF通道n標志位0 無事件發(fā)生1 有事件發(fā)生8）特性模式選擇寄存器（FTMx_

27、MODE）這個寄存器包含用來配置出錯中斷和出錯控制的控制位，捕捉測試模式，PWM同步化，寫保護，通道輸出初始化，和使FTM加強的特性。這些控制與該模塊內(nèi)的所有通道有聯(lián)系。FTMx_MODE位描述位描述31-8預留該位為只讀位而且其值總為0。7FAULTIE故障控制中斷使能位0 禁用故障控制中斷1 使能故障控制中斷6-5FAULTM故障控制模式00 對所有的通道禁用故障控制。10 僅對0、2、4、6通道使能故障控制，手動清除故障10 對所有的通道使能故障控制，且手動清除故障11 對所有的通道使能故障控制，且自動清除故障4CAPTEST捕捉測試模式使能位0 禁用捕捉測試模式1 使能捕捉測試模式3P

28、WMSYNCPWM同步模式0 無限制，軟件觸發(fā)和硬件觸發(fā)都可通過MOD、CnV、OUTMASK以及FTM計數(shù)器來同步化1 軟件觸發(fā)僅通過使用MOD和CnV同步化，硬件觸發(fā)僅通過使用OUTMASK和FTM計數(shù)器同步2WAPDIS禁用寫保護0 寫保護允許 1 禁止寫保護1INIT初始化通道輸出寫0到INIT，可以根據(jù)OUTINIT寄存器的相應(yīng)位初始化通道輸出，寫1到INIT，無效。讀INIT總是為00FTMENFTM使能位0 只有TPM兼容寄存器可用，F(xiàn)TM專用寄存器不可用1 所有的寄存器都可用6.3.3 FTM模塊概要與編程要點本小節(jié)具體闡述FTM各個模塊的特征，由于版面有限，這里只列舉了常用的

29、幾個模塊。1.計數(shù)時鐘源與分頻FTM狀態(tài)和控制寄存器（FTMx_SC)的CLKS1:0位用于選擇FTM計數(shù)器的時鐘源，CLKS1:0=00表示沒有選擇任何時鐘，相當于關(guān)閉FTM計數(shù)器，CLKS1:0=01表示系統(tǒng)時鐘源，CLKS1:0=10(固定頻率時鐘），CLKS1:0=11(外部時鐘）。MCU復位后，CLKS1:0=00,關(guān)閉FTM計數(shù)器。選擇的時鐘源的分頻因子由FTM狀態(tài)和控制寄存器（FTMx_SC)的PS2:0位 決定，PS2:0=000 (1分頻），PS2:0=001 (2分頻),PS2:0=010 (4分頻），PS2:0=011 (8分頻），PS2:0=100 (16分頻），PS2

30、:0=101 (32分頻）。2.計數(shù)器FTM有一個16位計數(shù)器，供通道使用，計數(shù)器的操作主要有向上計數(shù)與向上向下計數(shù)。向上計數(shù)：當FTM正交解碼控制和狀態(tài)寄存器（FTMx_QDCTRL)的正交解碼模式使能位QUADEN=0且FTM狀態(tài)和控制寄存器（FTMx_SC)的中央對齊PWM選擇位CPWMS=0時向上計數(shù)，CNTIN定義了計數(shù)起始值，MOD定義了計數(shù)的最終值。如圖6-2所示，F(xiàn)TM計數(shù)器先加載CNTIN值，然后開始計數(shù)，直到達到MOD值，然后計數(shù)器重新加載CNTIN值，重復以上 步驟。如果CNTIN=0x0000，F(xiàn)TM計數(shù)和TPM向上計數(shù)一樣，即向上無符號計數(shù)，如果 CNTIN15=1，

31、FTM是向上有符號計數(shù)，如果CNTIN (15) =0 且 CNTIN0x0000, FTM也是向上無符號計數(shù)。向上向下計數(shù)：當QUADEN=0且CPWMS=1時，向上向下計數(shù)。CNTIN定義了計數(shù)起始值，MOD定義了計數(shù)的最終值。同向上計數(shù)一樣，F(xiàn)TM計數(shù)器先加載CNTIN值，然后開始計數(shù)，直到達到MOD值，但是不同于向上計數(shù)，此時計數(shù)器執(zhí)行減數(shù)操作，直到它回到CNTIN值，上下計數(shù)重新開始。FTM模塊除了以上操作外還可以有以下三個常用的模塊。輸入捕捉：輸入捕捉功能主要用來監(jiān)測外部的事件和輸入信號。當外部事件發(fā)生或信號發(fā)生 變化時，在指定的輸入捕捉引腳發(fā)生一個指定的沿跳變（由FTMx_CSC

32、寄存器的ELSnB和ELSnA域指定是上升沿還是下降沿，具體內(nèi)容參見本章閱讀資料）。定時器捕捉到特定的沿跳變后，會把計數(shù)寄存器當前的值鎖存到通道寄存器。如果在輸入捕捉控制寄存器中設(shè)定允許輸入捕捉中斷，系統(tǒng)會產(chǎn)生一次輸入捕捉中斷，利用中斷處理軟件可以得到事件發(fā)生的時刻或信號發(fā)生變化 的時刻。輸出比較：輸出比較的功能是用程序的方法在規(guī)定的時刻輸出需要的電平，實現(xiàn)對外部電路 的控制。當定時器的某一通道用做輸出比較功能時，通道寄存器的值和計數(shù)寄存器的值每隔一定時間比較一次。當兩個值相等時，輸出比較模塊置定時器通道n狀態(tài)和控制寄存器（FTMx_CnSC)的CHnF位為1，并且在該通道的引腳上輸出預先規(guī)定

33、的電平。如果輸出比較中斷允許，還會產(chǎn)生一個中斷。PWM：脈寬調(diào)制器（Pulse Width Modulator，PWM)產(chǎn)生一個在高電平和低電平之間重復交替的輸出信號，這個信號被稱為PWM信號，也叫脈寬調(diào)制波。通過指定所需的時鐘周期和占空比來控制高電平和低電平的持續(xù)時間。通常定義占空比為信號處于高電平的時間（或時鐘周期數(shù)) 占整個信號周期的百分比，方波的占空比為50%。脈沖寬度是指脈沖處于高電平的時間；PWM 分為以下三類。（1）邊沿對齊PWM (Edge-Aligned PWM)。所有PWM信號的邊沿在周期的開始對齊，如圖6-3所示。EPWM周期period由MOD寄存器和CNTIN寄存器的

34、值決定（具體計算公式為MOD - CNTIN + 0x0001 )，脈沖寬度pulse width(占空比）由CnV寄存器和CNTIN寄存器的值決定（具體計算格式為CnV-CNTIN)。圖6-3 邊沿對齊PWM（2）中央對齊 PWM (Center-Aligned PWM)。如圖6-4所示，CPWM周期由2*(MOD-CNTIN)決定，脈沖寬度(占空比)由2(CnV-CNTIN）決定,MOD必須在0x0001到0x7FFF內(nèi)。圖6-4 中央對齊PWM（3）通道合并模式。通道n(一個偶數(shù)通道）和通道n+l(相鄰的奇數(shù)通道）合并到通道n輸出一路PWM信號。周期由（MOD-CNTIN+OxOOOl)

35、決定，PWM脈沖寬度（占空比）由(C(n+l)V-C(n)V)的絕對值決定，其中C(n)V為通道n的CV寄存器值。3.信號描述FTM模塊有六種用戶訪問信號線，具體描述見表6-1。表6-1 FTM用戶訪問信號線信 號描 述I/OEXTCLK外部時鐘，用于驅(qū)動FTM計數(shù)器，外部時鐘信號不能超過系統(tǒng)時鐘頻率的1/4ICHnFTM通道n，n為70，每個通道都可被配置為輸入或者輸出，通道的方向由模式?jīng)Q定I/OFAULTj故障輸入j，j為30，如果FTMEN=1，F(xiàn)ALUTM1:00,則使能故障控制。FTM有4種故障輸入， FAULTnEN位使能故障輸入n，F(xiàn)FLTRnEN位使能故障輸入n濾波器，F(xiàn)FVA

36、L3:0位選抒每個故障輸入 的濾波器的值IPH A如果FTMEN=1且QUADEN=1，選擇正交解碼器模式，正交解碼器模式使用輸入信號相A和相B控 制FTM計數(shù)器的增加和減少。通過PHAFLTREN位使能相A輸入過濾器,且這個過濾器的值在FILTER0 寄存器的CH0FVAL3:0位定義IPHB正交解碼器B相輸入，控制FTM計數(shù)器增加或者減少的信號。通過PHBFLTREN位使能相B輸入過 濾器，且這個過濾器的值在FILTER0寄存器的CH1FVAL3:0位定義I6.3.3 FTM構(gòu)件設(shè)計及測試實例省略6.4 周期中斷定時器PIT6.4.1 PIT的基礎(chǔ)知識周期中斷時器模塊（Periodic I

37、nterrupt Timer，PIT)是一組可以用于產(chǎn)生中斷和觸發(fā)DMA通道的定時器。所有的中斷都是可屏蔽的，每個定時器都有獨立的溢出周期，此外，周期中斷定時器模塊沒有外部引腳。圖6-5為PIT模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖6-5 PIT模塊的結(jié)構(gòu)框圖6.4.2 PIT模塊寄存器在介紹可編程中斷定時器PIT模塊的編程方法之前，先簡要介紹用于PIT模塊的編程的幾個寄存器：PIT模塊控制寄存器（PIT_MCR），定時器加載值寄存器（PIT_LDVALn），當前定時器值寄存器（PIT_CVALn），定時器控制寄存器（PIT_TCTRLn）和定時器標志寄存器（PIT_TFLGn）。1)PIT模塊控制寄存器（PIT

38、_MCR）這個寄存器控制定時器時鐘是否使能和定時器是否運行在調(diào)試模式。PIT_MCR域描述域描述31-2預留這個只讀位域是預留的，并且始終為0。1 MDIS模塊禁止0 使能PIT定時器時鐘。1 禁用PIT定時器時鐘。0 FRZ凍結(jié)0 在調(diào)試模式下定時器繼續(xù)運行。1 在調(diào)試模式下定時器停止。2) 定時器加載值寄存器（PIT_LDVALn）這些寄存器選擇定時器中斷的溢出周期。PIT_LDVALn域描述域描述31-0TSV定時器初始值字段這些位設(shè)置定時器開始值。定時器將會倒計數(shù)直到為0，然后產(chǎn)生一個中斷后再加載這個寄存器的值。向這個寄存器寫入新值不會重啟定時器，相反在定時器到期后才會加載新值。為了取

39、消當前周期，以新值開始一個定時器周期，則必須先禁止定時器再使能定時器。3) 當前定時器值寄存器（PIT_CVALn）這些寄存器指示當前定時器的位置。PIT_CVALn域描述域描述31-0TVL當前定時器值如果使能了定時器，這些位就代表了當前定時器的值。如果定時器被禁止了，不要使用這些位域的值，因為這些值是不可靠的。4) 定時器控制寄存器（PIT_TCTRLn）這些寄存器包括了每個定時器的控制位。PIT_TCTRLn域描述域描述31-2預留這個只讀位域是預留的，始終為0。1TIE定時器中斷使能位。0 來自定時器n的中斷請求被禁止1 不論TIF是否被設(shè)置，中斷都會被請求0TEN定時器使能位0 定時

40、器n禁止1 定時器n有效5) 定時器標志寄存器（PIT_TFLGn）這些寄存器占有PIT中斷標志。PIT_TFLGn域描述域描述31-1預留這個只讀位域是預留的，始終為0。0TIF定時器中斷標志0 超時不產(chǎn)生定時器中斷。1 超時發(fā)生定時器中斷。6.4.3 PIT模塊概要與編程要點1.定時器如圖6-5所示，每個定時器都先從PIT寄存器中加載初始值，然后遞減計數(shù)直到為0,接著 再次加載初始值，重復以上步驟。每當定時器遞減計數(shù)到0時，將產(chǎn)生一個脈沖觸發(fā)并且置中斷標志位。通過設(shè)置定時器控制寄存器TCTRL (Timer Control Register)的屮斷使能標志位TIE位，可以開啟或屏蔽定時器通

41、道中斷。只有在舊中斷被清除后，新中斷才會產(chǎn)生。如果需要，可以通過當前定時器值寄存器CVAL讀取定時器的當前計數(shù)器的值。重啟計數(shù)周期時，先關(guān)閉定時器，然后置位TCTRL的定時器使能標志位TEN開啟定時器，見圖6-6。圖6-6 停止和開始定時器如果要修改正在運行的定時器的計數(shù)周期，可以先關(guān)閉定時器，設(shè)置一個新的加載值，然后開啟定時器來修改，見圖6-7。圖6-7 修改運行著的定時器周期此外，也可以不用重啟定時器，而直接向定時器加載值寄存器LDVAL寫入新值來改變計數(shù)周期。這個值將會在下一次觸發(fā)事件后被加載，見圖6-8。圖6-8 動態(tài)設(shè)置新的加載值2.調(diào)試模式在調(diào)試模式中，通過置位PIT控制寄存器中的

42、FRZ位可以凍結(jié)定時器。這是為了在軟件開發(fā)中，允許開發(fā)者停止定時器，查看系統(tǒng)的當前狀態(tài)，然后繼續(xù)操作。3.中斷所有的定時器都支持中斷?？梢酝ㄟ^設(shè)置TIE位來使能定時器中斷。在相關(guān)的定時器溢出中斷發(fā)生時將置位定時器中斷標志（TIF)。注意，中斷處理除了要開定時器中斷外還需要開對應(yīng)的通道中斷。6.4.3 PIT構(gòu)件設(shè)計及測試實例省略6.5 低功耗定時器LPTMR省略6.6 載波調(diào)制發(fā)射器（CMT）省略6.7 實時時鐘6.7.1 RTC基礎(chǔ)知識1. RTC簡介實時時鐘（Real Time Clock, RTC)模塊是一個獨立供電的模塊，在芯片掉電時由備用電源(VBAT)供電，確保RTC計時器正常運行

43、，保持RTC寄存器狀態(tài)。RTC模塊主要包含一個外部晶體振蕩器、一個POR(Power-On Reset)塊、RTC計時器以及自身的軟件復位控制位。外部晶體振蕩器為RTC計時器或其他外設(shè)提供32.768 kHz的時鐘；POR塊在RTC模塊上電時產(chǎn)生一個上電復位信號，將所有的RTC寄存器初始化為默認狀態(tài)；RTC計時器由一個具有報警功能的32位秒寄存器和一個具有補償功能的16位預分頻寄存器組成；RTC自身的軟件復位控制位，也會初始化所有的RTC寄存器。注意，在VBAT掉電或POR中斷時，不允許訪問RTC的任何寄存器(除了控制寄存器），否則將產(chǎn)生總線錯誤。2.操作模式RTC模塊擁有兩種操作模式，即系統(tǒng)

44、掉電和系統(tǒng)上電。在系統(tǒng)掉電期間，RTC由備用電源供電，與其他模塊電氣隔離，此時如果計時器使能，則繼 續(xù)計數(shù)，但是在此期間不可訪問RTC寄存器。在系統(tǒng)上電期間，RTC仍然由備用電源供電。在此期間可訪問RTC的所有寄存器，并且可 以為其他模塊提供32.768 kHz的時鐘。3.信號描述RTC模塊共有三根信號線，其中一個作為輸入，兩個作為輸出，具體描述見表6-3。表6-3 RTC信號描述信 號描 述I/OEXTAL3232.768 kHz的振蕩器輸入IXTAL3232.768 kHz的振蕩器輸出ORTCCLKOUT1 Hz方波輸出O6.7.2 RTC模塊寄存器介紹 RTC的寄存器絕對地址（十六進制）

45、寄存器名稱訪問4003_D000RTC定時器秒寄存器（RTC_TSR）R/W4003_D004RTC定時器預分頻寄存器（RTC_TPR）R/W4003_D008RTC定時器報警寄存器（RTC_TAR）R/W4003_D00CRTC定時器補償寄存器（RTC_TCR）R/W4003_D010RTC控制寄存器（RTC_CR）R/W4003_D014RTC狀態(tài)寄存器（RTC_SR）R/W4003_D018RTC鎖寄存器（RTC_LR）R/W4003_D01CRTC中斷使能寄存器（RTC_IER）R/W4003_D800RTC寫訪問寄存器（RTC_WAR）R/W4003_D804RTC讀訪問寄存器（RT

46、C_RAR）R/W1）RTC定時器秒寄存器（RTC_TSR）域描述31-0 TSR如果使能計數(shù)器，只允許讀TSR寄存器，此時只有不置位SRTOF或SRTIF，計時器才能執(zhí)行加操作，如果置位SRTOF或SRTIF時，計數(shù)器為零。如果禁用計數(shù)器，允許讀寫TSR寄存器，寫TSR寄存器將清零SRTOF或SRTIF位，不建議向TSR寄存器寫0。 2） RTC定時器預分頻器寄存器（RTC_TPR）域描述 31-16預留保留位，始終為零 15-0TPR如果使能計數(shù)器，只允許讀訪問TPR寄存器，計數(shù)器每隔32.768kHz個時鐘周期加1，如果置位SRTOF 或SRTIFTPR，計數(shù)器清零。 如果禁用計數(shù)器，允

47、許讀寫TPR寄存器。3） RTC定時器報警寄存器（RTC_TAR）域描述 31-0 TAR如果使能計時器，不管TARTAR是否等于TSRTSR都會置位SRTAF，寫 TAR 將清除 SRTAF。 4）RTC定時器補償寄存器（RTC_TCR）域描述31-24CIC補償間隔計數(shù)器，存放補償間隔計數(shù)器的當前值 23-16TCV定時器補償值，存放秒時間間隔補償邏輯使用的當前值15-8CIR補償間隔寄存器，用來配置補償間隔為1256 7-0 TCR定時器補償寄存器配置32.768kHz時鐘周期的個數(shù)80h 每隔32896個時鐘周期，定時器預分頻寄存器溢出。 FFh 每隔32769個時鐘周期，定時器預分頻

48、寄存器溢出。00h 每隔32768個時鐘周期，定時器預分頻寄存器溢出。01h 每隔32767個時鐘周期，定時器預分頻寄存器溢出。 7Fh 每隔32641個時鐘周期，定時器預分頻寄存器溢出。5） RTC控制寄存器（RTC_CR）域描述31-15預留只讀，始終為零14預留只允許寫零，不允許讀13-10分別為2pF、4pF、8pF、16pF振蕩器的負載配置位，為0時，禁用負載，為1時，使能額外的負載9CLKO時鐘輸出0 32kHz的時鐘輸出到其他外設(shè) 1 32kHz的時鐘不輸出到其他外設(shè)8OSCE32.768kHz振蕩器使能位0 禁用32.768kHz振蕩器 1 使能32.768kHz振蕩器7-4預

49、留只讀，始終為零3UM模式更新位0 在狀態(tài)寄存器被鎖時，允許寫SRTCE寄存器。 1 在狀態(tài)寄存器被鎖，并且置位SRTIF 或SRTOF，或者SRTCE清零時，仍然可以寫SRTCE寄存器。2SUP監(jiān)督訪問0 不支持非監(jiān)督寫操作模式，否則將會產(chǎn)生總線錯誤 1 支持非監(jiān)督寫操作模式1WPE喚醒引腳使能位0 禁用喚醒引腳 1 使能喚醒引腳，如果RTC中斷或者芯片掉電，那么喚醒引腳發(fā)生中斷0SWR軟件復位0 不起作用 1 除了SWR位、RTC_WAR寄存器與RTC_RAR寄存器外，復位所有的RTC寄存器。6） RTC狀態(tài)寄存器（RTC_SR）域描述31-5預留 只讀，始終為零4 TCE計數(shù)器使能位0

50、禁用計數(shù)器 1 使能計數(shù)器3預留 只讀，始終為零2 TAF定時器報警標志位0 定時器不報警 1 定時器報警1 TOF定時器溢出標志0 定時器不會溢出 1 定時器溢出，計數(shù)器清零0 TIF定時器無效標志0 定時器有效 1 定時器無效，計數(shù)器清零7） RTC鎖寄存器（RTC_LR）域描述：位317，位21預留且只允許讀，除位7、位20為1外，其余都為0。位63分別為URL（鎖定寄存器加鎖位）、SRl（狀態(tài)寄存器加鎖位）、CRL（控制寄存器加鎖位）與TCL（定時器補償寄存器加鎖位），為0時，相應(yīng)的寄存器加鎖，不允許對其進行寫操作，為1時，允許對其進行寫操作。8)RTC中斷使能寄存器（RTC_IER）

51、域描述：位331預留用，位02，即TAIE、TOIE、TIIE，分別為定時器報警中斷使能位、定時器溢出中斷使位、定時器無效中斷使能位，都是為0時禁用中斷，為1時使能中斷。9)RTC寫訪問寄存器（RTC_WAR）域描述：位318為預留，只讀且始終為0。位70，即IERW、LRW、SRW、CRW、TCRW、TARW、TPRW、TSRW，分別為中斷使能寄存器的寫操作位、加鎖寄存器的寫操作位、狀態(tài)寄存器的寫操作位、控制寄存器的寫操作位、定時器補償寄存器的寫操作位、報警寄存器的寫操作位、定時器預分頻寄存器的寫操作位、定時器秒寄存器的寫操作位，當它們?yōu)?時，不能進行寫操作，為1時，可以進行寫操作。10)

52、RTC讀訪問寄存器（RTC_RAR）域描述：位318為預留，只讀且始終為0。位70，即IERR、LRR、SRR、CRR、TCRR、TARR、TPRR、TSRR，分別為中斷使能寄存器的讀操作位、加鎖寄存器的讀操作位、狀態(tài)寄存器的讀操作位、控制寄存器的讀操作位、定時器補償寄存器的讀操作位、報警寄存器的讀操作位、定時器預分頻寄存器的讀操作位、定時器秒寄存器的讀操作位，當它們?yōu)?時，不能對寄存器進行讀操作，為1時，可以進行讀操作。6.7.3 RTC模塊概要與編程要點1.電源、時鐘和復位RTC模塊是一個獨立供電的模塊，在芯片掉電時由備用電池（VBAT)供電，確保RTC寄存 器保持狀態(tài)與RTC計時器正常運

53、行。RTC模塊的時鐘頻率為32.768 kHz,該時鐘是由一個外部晶體振蕩器提供的。每當RTC模塊上電時，其自身的模擬POR塊產(chǎn)生一個上電復位信號，將所有的RTC寄存器初始化為默認狀態(tài)；RTC自身的軟件復位控制位，也會初始化所有的RTC寄存器。2.RTC振蕩器RTC振蕩器為RTC提供時鐘源，其結(jié)構(gòu)圖如6-11所示。其中EXTAL32為振蕩器輸入信號，XTAL32為振蕩器輸出信號。該模塊包含一個放大器（gm)，為RTC振蕩器提供負電阻。振幅探測器（Amplitude Detector)控制放大器的增益，達到優(yōu)化功耗的目的。使用施密特觸發(fā)器將振蕩 器產(chǎn)生的正弦波轉(zhuǎn)化為脈沖時鐘輸出，作為RTC的參考時鐘。在EXTAL32與XTAL32之間連接一個約100的內(nèi)部反饋電阻（Rf)。另外，在RTC 振蕩器中還有兩個可變電容C1與C2 (變化范圍 為030pF), 可以作為振蕩器的負載電容使用。注意，RTC振蕩器沒有復位狀態(tài)，也不會產(chǎn)生任何中斷。圖6-11 RTC振蕩器框圖3.計時