第8章 PWM定时器

8.1 PWM定时器
8.1.1
PWM定时器概述 ⒈ 定时器模块
参见图8.1，S3C2410A有5个16位的定时器。
定时器0~3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TOUT0~TOUT3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。
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⒏
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。
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基本定时操作
基本定时操作见图8.2(P268)。
⒉
自动重装与双缓冲
S3C2410A PWM定时器有双缓冲功能，也就是
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。
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⑴

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(µs)
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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 0x51000008，可读写，Reset值为0x00000000， 具体含义见表8-4。
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⒋
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0~4都有计数缓冲器寄存器TCNTBn和
数脉冲，所以 65536×7.6992(µs)=0.5045(sec)。
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【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。 (见参考书)
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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。 2013-6-17 15
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⑷ 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。 ⑸ 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。
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⑵ 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。
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S3C2410A片内定时器，
支持自动重装模式 （一次定时结束，以重装值开始下一次定时） 一次脉冲模式 （一次定时结束，停止定时器）。
定时器模块图见图8.1。
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⒉
定时器寄存器组成和定时器主要操作过程 除了定时器4，定时器0~3中每个定时器内部， 都有下述寄存器。
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⑶ 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。 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。
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8.2 实时时钟
8.2.1
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STRB／LDRB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。
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⒉
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0x51000004，可读写，Reset 值为0x00000000，具体含义见表8-3。
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⒊
定时器控制寄存器
定时器控制寄存器，即TCON，用于对各定时
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RTC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。
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0~3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。
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8.1.4 PWM定时器应用举例
【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。 参见8.1.3节中定时器配置寄存器TCFG0的 内容，根据定时器输入时钟频率计算式，计 算结果见表8-7。
⑴ 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。
⑵

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(µs)
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⑶
最大定时区间：
由于TCNTBn=65535，计数到0共65536个计

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⒊
PWM定时器用到的S3C2410A引脚信号
PWM定时器输出信号，作为S3C2410A的
TOUT0~TOUT3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。
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8.1.2 PWM定时器操作
⒈

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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，对当前正在进行的定时操作，不产生影 响。 定时器4除了没有TCMPB4和TCMP4寄存器外， 其他寄存器与定时器0~3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。

⒊ 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。 定时器操作举例见图8.4(P270)。

⒋ 定时器操作举例

⒌ 脉宽调制
脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）功能通过使用
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定时器0和1共用一个8位预分频器（prescaler）， 定时器2~4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。

⒍ 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。

⒎ 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，输出波形见图8.7(P272)。
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8.1.3 PWM定时器特殊功能寄存器
⒈
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 0x51000000，可读写，Reset值为0x00000000， 具体含义见表8-2。 定时器输入时钟频率 = PCLK/{prescaler值+1}/{divider值} {prescaler值} = 0~255 {divБайду номын сангаасder值} = 2、4、8、16
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要使定时器0~3运行，主要操作包括：通过编程先送出 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。
第8章 PWM定时器、 实时时钟 及看门狗定时器
本章重点:
⑴ 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。 ⑵ 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。 ⑶ 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；看门狗定时 器程序举例。