1、College of Computer Science & Technology第四章第四章 BootLoader開發開發附附-s3c2410/s3c2440-s3c2410/s3c2440集成集成TimerTimer主要內容：主要內容：vPWM定時器概述定時器概述vPWM輸出電平控制輸出電平控制vPWM定時器控制寄存器定時器控制寄存器vPWM參考程序參考程序PWM定時器概述定時器概述什么是脈寬調制什么是脈寬調制(Pulse-Width Modulation)在嵌入式控制系統中，有許多場合需要直流在嵌入式控制系統中，有許多場合需要直流電機做驅動，我們知道，直流電機給定直電機做驅動，我們

2、知道，直流電機給定直流電壓就可以旋轉，給定的電壓高，電機流電壓就可以旋轉，給定的電壓高，電機轉速就高；給定的電壓低，電機轉速就慢轉速就高；給定的電壓低，電機轉速就慢，這樣控制給定電壓大小就可以控制電機，這樣控制給定電壓大小就可以控制電機的轉速。的轉速。S3C2410的脈寬調制和的脈寬調制和PWM控制控制vS3C2410有有5個個16位定時器，其中定時器位定時器，其中定時器0，1，2，3具有脈沖寬度調制具有脈沖寬度調制(PWM)功能，定時器功能，定時器4具有具有內部定時作用，但是沒有輸出引腳。定時器內部定時作用，但是沒有輸出引腳。定時器0具有具有死區生成器，可以控制大電流設備。死區生成器，可以控

3、制大電流設備。v定時器定時器T0和和T1共用一個共用一個8位預定標器，定時器位預定標器，定時器T2，T3和和T4共用另一個共用另一個8位預定標器，每個定時器都有位預定標器，每個定時器都有一個時鐘分頻器，信號分頻輸出有一個時鐘分頻器，信號分頻輸出有5種模式（種模式（1/2、1/4、1/8、1/16和外部時鐘和外部時鐘TCLK)。定時器結框如。定時器結框如圖圖11-1所示所示。v每一個定時器都有一個自己的用定時器時鐘驅動的每一個定時器都有一個自己的用定時器時鐘驅動的16位減法計數器。當減法計數器減到位減法計數器。當減法計數器減到0時，就會產時，就會產生一個定時器中斷來通知生一個定時器中斷來通知CP

4、U ，定時器操作完成。，定時器操作完成。當定時器減法計數器減到當定時器減法計數器減到0時，相應的時，相應的TCNTBn的的值被自動重載到減法計數器中繼續下次操作。然而值被自動重載到減法計數器中繼續下次操作。然而，如果定時器停止了，比如在運行時通過清除，如果定時器停止了，比如在運行時通過清除TCON中定時器使能位來中止定時器的運行，則中定時器使能位來中止定時器的運行，則TCNTBn的值不會被重載到減法計數器中。的值不會被重載到減法計數器中。vTCMPBn的值用于脈沖寬帶調制（的值用于脈沖寬帶調制（PWM）。當定）。當定時器的減法計數器的值和時器的減法計數器的值和TCMPBn的值相等時，定的值相等

5、時，定時器輸出改變輸出電平。因此，比較寄存器決定了時器輸出改變輸出電平。因此，比較寄存器決定了PWM的占空比。的占空比。S3C2410定時器特性定時器特性v. 5個個16位定時器；位定時器；v. 2個個8位預定標器和位預定標器和2個個4位分頻器；位分頻器；v. 可編程改變可編程改變PWM輸出占空比；輸出占空比；v. 自動重載模式或者單個脈沖輸出模式；自動重載模式或者單個脈沖輸出模式；v. 具有死區生成器；具有死區生成器；v. 自動重載與雙緩沖。自動重載與雙緩沖。 S3C2410 S3C2410具有雙緩沖功能，能在不中止當前定時器運行的情具有雙緩沖功能，能在不中止當前定時器運行的情況下，重載下次

6、定時器運行參數，所以盡管新的定時器的值況下，重載下次定時器運行參數，所以盡管新的定時器的值被設置好了。當前操作仍能成功完成。定時器值可以被寫入被設置好了。當前操作仍能成功完成。定時器值可以被寫入定時器計數緩沖寄存器定時器計數緩沖寄存器(TCNTBn)(TCNTBn)，當前計數器的值可以從定，當前計數器的值可以從定時器計數觀察寄存器時器計數觀察寄存器(TCNTOn)(TCNTOn)讀出。讀出的讀出。讀出的TCNTBnTCNTBn值并不是值并不是當前計數器的值，而是下次重載的計數器值。當前計數器的值，而是下次重載的計數器值。TCNTnTCNTn的值等的值等于于0 0時，自動重載，把時，自動重載，把

7、TCNTBnTCNTBn的值裝人的值裝人TCNTnTCNTn，只有當自動，只有當自動重載允許并且重載允許并且TCNTnTCNTn的值等于的值等于0 0時才會自動重載。如果時才會自動重載。如果TCNTn=0TCNTn=0，自動重載禁止，自動重載禁止，. .則定時器停止運行，具體如圖則定時器停止運行，具體如圖11-211-2所示。所示。以下幾個步驟給出了更新過程以下幾個步驟給出了更新過程：v. 向向TCNTBn和和TCMPBn寫入初始值。寫入初始值。v. 置位相應定時器的手動更新位，不管是否使置位相應定時器的手動更新位，不管是否使用倒相功能，推薦設置倒相位用倒相功能，推薦設置倒相位v. 啟動定時器

8、，清除手動更新位。啟動定時器，清除手動更新位。v11.1.4 定時器操作示例定時器操作示例定時器操作示例如圖11-3所示。vA：允許自動重載功能，：允許自動重載功能，TCNTBn=160 , TCMPBn=110。置位手動更新位，配置倒相位，手。置位手動更新位，配置倒相位，手動更新位被置位后，動更新位被置位后，TCNTBn和和TCMPBn的值被自的值被自動裝人了動裝人了TCNTn和和TCMPn。之后，設置。之后，設置TCNTBn和和TCMPBn分別等于分別等于80和和40.vB： 啟動定時器清零手動更新位，取消倒相功能，啟動定時器清零手動更新位，取消倒相功能，允許自動重載，定時器開始啟動減法計

9、數。允許自動重載，定時器開始啟動減法計數。v C： 當當TCNTn和和TCMPn的值相等時，的值相等時，TOUT輸輸出電平由低變高。出電平由低變高。vD： 當當TCN Tn的值等于的值等于0時產生中斷，并在下一個時產生中斷，并在下一個時鐘到來時把時鐘到來時把TCNTBn的值裝人的值裝人v暫存器中。暫存器中。vE： 在中斷服務子程序中，把在中斷服務子程序中，把80和和40分別裝入分別裝入TCNTBn和和TCMPBn。vF： 當當TCNTn和和TCMPn的值相等時，的值相等時，TOUT輸出輸出電平由低變高。電平由低變高。vG、H： 當當TCNTn = 0時，產生中斷，把時，產生中斷，把TCNTBn

10、（80）和）和TCMPBn（60）的值分別自動裝入）的值分別自動裝入TCNTn和和TCMPn，并在在中斷服務子程序中，禁，并在在中斷服務子程序中，禁止自動重載和中斷請求來中止定時器運行。止自動重載和中斷請求來中止定時器運行。vI： 當當TCNTn和和TCMPn的值相等時，的值相等時，TOUT輸出輸出電平由低變高。電平由低變高。vJ、K： 盡管盡管TCNTn=0，但是定時器停止運行，但是定時器停止運行，也不再發生自動重載操作，因為定時器自動重載功也不再發生自動重載操作，因為定時器自動重載功能被禁止，能被禁止， 不再產生新的中斷。不再產生新的中斷。11.1.5 死區生成器死區生成器v當當PWM控制

11、用于電源設備時需要用到死區功能。控制用于電源設備時需要用到死區功能。這個功能允許在一個沒備關閉和另一個設備開啟之這個功能允許在一個沒備關閉和另一個設備開啟之間插入一個時間間隔。這個時間間隔可以防止兩個間插入一個時間間隔。這個時間間隔可以防止兩個設備同時關閉、同時開啟或一個關閉的同時另一個設備同時關閉、同時開啟或一個關閉的同時另一個開啟。開啟。vTOUT0是定時器是定時器0的的PWM輸出，假定輸出，假定nTOUT0是是TOUT0的倒相信號。如果死區功能被允許，的倒相信號。如果死區功能被允許，TOUT0和和nTOUT0的輸出波形就變成了的輸出波形就變成了TOUT0_DZ和和nTOUT0_DZ。如圖

12、。如圖11-4所示。所示。nTOUT0_DZ可可在在TOUT1腳上產生。腳上產生。v有了死區間隔，有了死區間隔，TOUT0_DZ和和nTOUT0_DZ關閉和關閉和開啟就不會同時進行。開啟就不會同時進行。v死區間隔時間可以通過軟件設定，達到防止兩個設死區間隔時間可以通過軟件設定，達到防止兩個設備同時動作目的。備同時動作目的。11.2 PWM輸出電平控制輸出電平控制v11.2.1 PWM工作原理工作原理v當我們把一個數值放入當我們把一個數值放入TCNTBn后，啟動定時器、后，啟動定時器、使能重載功能，使能重載功能，TCNTBn把該數放入減法計數器，把該數放入減法計數器，減法計數器開始按分頻值進行減

13、減法計數器開始按分頻值進行減1操作，減法計數操作，減法計數器到器到0時，相應的時，相應的TCNTBn的值被自動重載到減法的值被自動重載到減法計數器中繼續下次操作。這樣在定時器的輸出會產計數器中繼續下次操作。這樣在定時器的輸出會產生連續的鋸齒波，如圖生連續的鋸齒波，如圖11-5中中Vtcnt。當我們把比。當我們把比較值放入較值放入TCMPBn后，該值會在定時器的輸出產生后，該值會在定時器的輸出產生一個負的電壓，如圖一個負的電壓，如圖11-5中中Vtcmpb所示。所示。TCMPBn越大，越大，Vtcmpb的絕對值越小。定時器的的絕對值越小。定時器的輸出電壓輸出電壓Vtout=Vtcnt-Vtcmp

14、b，當，當Vtcnt大于大于Vtcmpb時時Vtout輸出電壓變正，當輸出電壓變正，當Vtcnt小于小于Vtcmpb時時Vtout輸出電壓變負。我們可以在程序中輸出電壓變負。我們可以在程序中如計數器到如計數器到0中斷服務程序中隨時修改中斷服務程序中隨時修改TCMPBn，使使Vtcmpb大小改變，進而控制大小改變，進而控制Vtcnt的正負比率，的正負比率，也就是改變也就是改變PWM的占空比。的占空比。11.2.2 PWM輸出控制輸出控制v1。輸出電平倒相。輸出電平倒相 PWM在不改變占空比情況下，輸出電平還可在不改變占空比情況下，輸出電平還可以倒相，即把輸出電平取反。在以倒相，即把輸出電平取反。

15、在PWM控制寄控制寄存器中有一個逆變位，通過修改逆變位值可存器中有一個逆變位，通過修改逆變位值可方便的實現倒相。方便的實現倒相。v2。編程改變輸出頻率。編程改變輸出頻率 PWM的輸出頻率很容易改變，具體見下面程的輸出頻率很容易改變，具體見下面程序：序：v3。編程改變輸出占空比。編程改變輸出占空比11.3 PWM定時器控制寄存器定時器控制寄存器v11.3.1 定時器配置寄存器定時器配置寄存器0v11.3.2 定時器配置寄存器定時器配置寄存器1 定時器輸入時鐘頻率：定時器輸入時鐘頻率：vfTCLK=（fPCLK/（Prescaler+1）/dividerv其中，其中，Prescaler為預定標值為

16、預定標值(0255)；分頻；分頻器器divider（表（表11-3中的中的4選選1開關）的分頻值開關）的分頻值為為2、4、8和和16。vPWM輸出時鐘頻率輸出時鐘頻率=定時器輸入時鐘頻率（定時器輸入時鐘頻率（fTCLK）/ 定時器計數緩沖器值（定時器計數緩沖器值（TCNTB）vPWM輸出占空比輸出占空比=定時器比較緩沖器值（定時器比較緩沖器值（TCMPB）/定時器計數緩沖器值（定時器計數緩沖器值（TCNTB）11.3.3 減法緩沖寄存器和比較緩沖寄存器減法緩沖寄存器和比較緩沖寄存器v定時器減法緩沖寄存器（定時器減法緩沖寄存器（TCNTBn）和比較）和比較緩沖寄存器（緩沖寄存器（TCMPBn）定義如表）定義如表11-4所列所列11.3.4 定時器控制寄存器定時器控制寄存器v定時器控制寄存器定時器控制寄存器(TCON) 如表如表11-5所列。所列。11.4 PWM參考程序參考程序v參考程