MSP430学习笔记(四)--初识定时器

本文主要是介绍MSP430学习笔记(四)--初识定时器，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

MSP430的通用定时器Timer除了拥有基本的定时功能外，还能提供多路捕获和比较功能，并支持PWM输出。在MSP430中定时器分为两种：Timer_A和Timer_B。二者的功能和配置基本上相同，只是Timer_B可配置性稍强(可配置为8、10、12和16位定时器)，并且拥有更多的捕获和比较寄存器。所有的MSP430系列微控制器几乎都支持Timer_A，Timer_B只有部分功能较强的器件才有。我主要以MSP430G2553为例，而该单片机只有Timer_A，Timer_B可自行在Timer_A基础上推敲和使用。
Timer_A包括一个16位的定时器/计数器(Timer Block)和3个捕获比较模块(CCRx)，具备以下特点：
1、四种可配置操作模式；
2、时钟源可配置；
3、2个或3个捕获比较寄存器；
4、可配置的PWM输出；
5、异步输入/输出锁存；
6、具备中断向量寄存器，便于快速分辨Timer_A中断；
话不多说，我们先摆出头文件再来挨个解释：

/************************************************************
* Timer0_A3  仅展示TA0
************************************************************/
#define __MSP430_HAS_TA3__                    /* Definition to show that Module is available */SFR_16BIT(TA0IV);                             /* Timer0_A3 Interrupt Vector Word */
SFR_16BIT(TA0CTL);                            /* Timer0_A3 Control */
SFR_16BIT(TA0CCTL0);                          /* Timer0_A3 Capture/Compare Control 0 */
SFR_16BIT(TA0CCTL1);                          /* Timer0_A3 Capture/Compare Control 1 */
SFR_16BIT(TA0CCTL2);                          /* Timer0_A3 Capture/Compare Control 2 */
SFR_16BIT(TA0R);                              /* Timer0_A3 Counter Register */
SFR_16BIT(TA0CCR0);                           /* Timer0_A3 Capture/Compare 0 */
SFR_16BIT(TA0CCR1);                           /* Timer0_A3 Capture/Compare 1 */
SFR_16BIT(TA0CCR2);                           /* Timer0_A3 Capture/Compare 2 */

Timer_A基本结构框图这是我从丁武峰、庄严、周春阳三位老师编著的《MCU工程师练成记–我和MSP430单片机》上扣下来的Timer_A 基本结构框图，自我感觉看图更方便记忆与理解。
定时器的核心是一个16位的计数器，计数器基本结构如图所示。16位的计数器TAR在时钟沿的上升沿既可以做增计数也可以做减计数，计数溢出就会产生中断标志（TAxIFG），以此来触发定时器中断（TAxIV）。定时器的工作模式由控制寄存器(TAxCLT)的MCx位配置，具体请往下阅读。计数器的值（TAxR）可读可写，且写入的值立即生效。定时器时钟源的选择由时钟源选择位(TASSELx)配置。输入的时钟源还能够经分频器分频后作为计数器的时钟，分频系数由IDx位决定，具体分频系数为 2^(IDx)，这里再提一句，在略微高级点的MSP430系列单片机中还包括Timer_A 扩展寄存器(TAxEX0)，它可以将已分频的信号进一步分频，后续请自己学习。计数器的清零操作可配置Timer_A清零位(TACLR)完成，使用TACLR清零的同时会清除 TAxR 和 MCx 的配置值，EQU0表示比较/捕获器0中断的发生。
一、Timer_A 中断向量寄存器–TAxIV：
TAxIV Timer_A 中断可由计数器溢出引起，也可以来自捕获/比较寄存器。
Timer_A 模块使用两个中断向量，一个单独分配给捕获/比较寄存器TAxCCRx，另一个单独作为共用中断向量（TAxIV），用于定时器和其他的捕获/比较寄存器，中断向量的地址名称为TIMERx_Ax_VECTOR。在多源中断中，TAxIV可用于快速解析中断标志，以确定中断源。
TAxIV 中断向量值及说明：
例如02h表示TACCR1的CCIFG置1；0Eh表示发生溢出中断，TAIFG置1。
任何对TAxIV寄存器的访问、读写操作，都会自动重置最高挂起的中断标志位，若多个中断同时发生，中断会按优先级顺序依次执行。禁用定时器中断时不会对TAxIV的值产生影响。
二、Timer_A 控制寄存器–TAxCLT：
TAxCLT 定时器操作的全部控制位都包含在定时器（Timer_A）的控制寄存器（TALT）中，上电复位(POR)(https:/定时器操作的全部控制位都包含在定时器（Timer_A）的控制寄存器（TAxCLT）中，上电复位(POR)]后，所有位自动复位，但在上电清除(PUC)信号后不受影响，两者的关系为：POR的产生总会伴随着PUC，但PUC的发生不会产生POR。详细的发生情况可自行百度。
1.TASSELx：Timer_A 时钟源选择位
00 ----> TAxCLK；
01 ----> ACLK；
10 ----> SMCLK；
11 ----> INCLK(外部输入时钟)。
2.IDx：Timer_A 分频系数选择位
ID_0 (00)----> /1；
ID_1 (01)----> /2；
ID_2 (10)----> /4；
ID_3 (11)----> /8。
这里注意，由TASSELx和IDx配置后得到的信号才用于定时器计数（TAR）。
3.MCx：Timer_A 工作模式选择位
MC_0 (00)----> 0 - Stop，停止模式；
MC_1 (01)----> 1 - Up to CCR 0，增计数模式；
MC_2 (10)----> 2 - Continous up，连续计数模式；
MC_3 (11)----> 3 - Up/Down，增/减计数模式。
定时器模式图 4.TACLR：Timer_A 清零位
当 TACLR 位置1后，定时器的计数值会复位到0；分频系数 IDx 会被复位为0，分频系数变为1；定时器的计数方向也会被复位。TACLR 在计数器完成复位后会自动复位，即读出的值为0。
5.TAIE：Timer_A 中断允许位
0 ----> 中断禁止；
1 ----> 中断使能。
6.TAIFG：Timer_A 中断标志位
0 ----> 无中断发生；
1 ----> 有中断发生。
三、Timer_A 捕获/比较控制寄存器–TAxCCTLn：
TAxCCTLx Timer_A 有多个捕获/比较模块，每个模块都有自己的控制字CCTLn，用于控制是捕获模式或者比较模式，x是模块通道号，n是捕获/比较序号。
1.CMx：捕获模式配置位
00 ----> 禁止捕获模式；
01 ----> 上升沿捕获；
10 ----> 下降沿捕获；
11 ----> 上升沿和下降沿都捕获。
2.CCISx：捕获/比较模式的输入选择位(选择TAxCCRn输入信号)
00 ----> CCIxA；
01 ----> CCIxB；
10 ----> GND；
11 ----> VCC。
3.SCS：同步捕获源，用来同步定时器时钟和捕获信号
0 ----> 异步捕获；
1 ----> 同步捕获。
4.SCCI：同步捕获/比较输入，为一只读位，该位在EQUx的作用下将选中的捕获/比较输入信号CCIx（CCIxA，CCIxB，VCC和GND）进行锁存，所以该位本质上只是读取当前EQUx的值，即读取哪个输入中断的发生
5.CAP：捕获/比较模式选择位
0 ----> 比较模式；
1 ----> 捕获模式。
6.OUTMODx：输出模式选择位
OUTMODx 模式0因为直接受 TACCTLx 的 OUT 位控制，所以跟定时器的工作模式没有太大关系，其他 7 种输出模式则可以配置 3 种计数模式使用，下面结合示意图分别介绍。
增计数模式该图是定时器（Timer_A）工作在增模式(Up)下 7 种输出的示意图，使用的是捕获/比较模块 0 (TACCR0)和捕获/比较模块 1 (TACCR1)，所对应的内部中断信号分别是EQU 0和EQU 1，标示 TAIFG 处表示中断标志位被置 1。
该图是定时器（Timer_A）工作在连续计数模式(Continous)下 7 种输出的示意图，使用的是捕获/比较模块 0 (TACCR0)和捕获/比较模块 1 (TACCR1)，所对应的内部中断信号分别是EQU 0和EQU 1，标示 TAIFG 处表示中断标志位被置 1。
增减计数模式该图是定时器（Timer_A）工作在增/减计数模式(Up/Down)下 7 种输出的示意图，使用的是捕获/比较模块 0 (TACCR0)和捕获/比较模块 1 (TACCR1)，所对应的内部中断信号分别是EQU 0和EQU 1，标示 TAIFG 处表示中断标志位被置 1。
注意：由于EQUx = EQU0，模式2，3，6 和 7 不适用于TAxCCR0。
7.CCIE：捕获/比较中断使能位，该位也使能相应的 CCIFG 标志的中断请求
0 ----> 中断禁止；
1 ----> 中断使能。
8.CCI：捕获/比较输入位，为一只读位，通过读取该位可以读出当前输入信号的电平状态。
9.OUT：输出控制位，对于模式0，该位可以直接控制输出状态
0 ----> 输出低电平；
1 ----> 输出高电平。
10.COV：捕获溢出位，该 COV 位必须软件复位
0 ----> 没有捕获溢出发生；
1 ----> 捕获溢出发生。
11.CCIFG：捕获/比较中断标志
0 ----> 没有中断发生；
1 ----> 中断发生。
四、Timer_A 16位计时/计数寄存器–TAxR：
TAxR 上文提过一句，TAxR 就是16位定时器的执行计数单元，是计数器的主体，其内容可读可写，且写入的值立即生效，最大存放的计数值：0xFFFFh。
TAxR 在时钟信号的的上升沿产生递增或递减，在计数溢出时产生中断。TAxR 的数值可通过置位 TACLR 来清除，TACLR 置位时也会复位时钟分频器逻辑和计数方向（具体请看 TACLR）。所以建议在修改定时器操作前，先停止定时器，以免产生未知错误（具体原因：输入时钟和软件所用的系统时钟异步，可能引起时间竞争，使定时器响应出错）。
五、Timer_A 捕获/比较寄存器–TAxCCRn：
TAxCCRx TAxCCRn，可读可写，在捕获和比较模式下分别有不同的作用：
*捕获模式：在捕获模式下，当捕获条件满足TACCRx捕获发生的时候将TAR的的值写入该寄存器。
*比较模式：TACCRx 的存储值与 TAR 相比较。
结语：到这一节可以看出内容一下子多了起来，没有基础的同学可能会觉得繁琐，没关系，慢慢来，一定要耐下心来学习，有51单片机基础的同学可能会好一点点，但都问题不大，可以结合下一小结的实战程序，在解读、模仿之后，再回过头来看，那样应该好理解点了。