MSP430使用指南- Timer定时器模块

只看该作者 · 2023-10-19 15:33

定时器，作为MCU最重要也是最基本的功能集成在每一个MCU中。随着MCU功能的日渐强大，定时器的功能也越来越强大，因此配置和使用起来也就比较麻烦，下面我们针对MSP430的Timer模块进行详细讲解，配合多种可以直接使用的例程，方便用户直接移植和深入理解。

首先，普及一下定时器知识：本质上就是一个计数器，可以由用户自定义计数的值，同时到达计数值后可以执行相应的动作，因此可以时间周期性动作，采集捕捉动作等，用于实时控制及多种功能实现。

MSP430 MCU中有三种定时器：Timer_A Timer_B Timer_D.

首先 Timer_D定时器基本没有集成在MCU中，很少很少使用，是一个高分辨率的定时器，因此我们不做讲解（内部寄存器和使用与Timer_A/B很是相似，如果有用户用到，可以直接参考，如果有人需要可以留言，我会开贴再次单独讲解Timer_D）。

因此本次内容主要讲解一下Timer_A和Timer_B定时/计数器。首先先说一下MSP430 MCU内部Timer的主要功能：

16位定时/计数器，支持四种工作模式/计数模式：STOP UP Continuous UP/DOWN
输入捕捉功能
输出比较功能，即PWM波功能
主要就这三种功能，用户在使用过程中也就是这三种功能，然后Timer有一些自己的特点：

时钟源可以选择
异步输入，输出所存
中断向量寄存器等

只看该作者 · 2023-10-19 15:33

那么为什么MSP430会有两种定时器呢：A和B，有什么区别呢：

B可以配置成8，10，12，16位模式，A只能用16位模式
B的CCRn寄存器是双缓冲，即Double-buffered，可以形成组
B的每一个输出口都可配置成高阻态
B中没有SCCI位

只看该作者 · 2023-10-19 15:34

首先先了解一下Timer_A的内部结构图，从下图可以看到，内部的定时器位数是16位，同时支持TAxCLK,ACLK,SMCLK,INCLK作为时钟源，后可以进行进一步的分频使用，同时拥有7个比较输出模块，可用于输出PWM波（注意一个Timer只能输出6个PWM波，因为有一路计数器需要作为base使用：在可以调节PWM频率和占空比的情况下）

只看该作者 · 2023-10-19 15:34

本帖最后由无法去污粉于 2023-10-19 15:36 编辑

只看该作者 · 2023-10-19 15:36

内部结构图决定的是模块的实现方式，因此可以清晰地看出实现的原理和寄存器中每个位的作用，因此最好养成观看内部结构图的习惯，这样有利于高效地调试自己的程序，当然现在刚开始看起来有点懵，不太理解也比较正常，但当学习完整个Timer后，对比着程序来看就会恍然大悟。

好啦，下面开始进入Timer地核心内容区域：使用模式。

只看该作者 · 2023-10-19 15:37

简单来说就是如何使用它，怎么使用，有几种使用方法。对于MSP430 Timer_A定时器来说，总共有四种工作模式，如下图所示，由寄存器TAxCLT中MC位决定，如下图所示：

只看该作者 · 2023-10-19 15:39

模式0：默认模式，即Stop，此模式下定时器内部不会开始计数，处于停止状态。
模式1：Up模式，此模式下定时器从0开始计数，一直计数到TAxCCR0寄存器中地值为止产生中断（如果使能了中断）并重新回到0，再次开始计数，如下图所示：

只看该作者 · 2023-10-19 15:39

在使用这种模式下，中断在什么时候产生呢？这时候就要弄清楚一个问题：Timer_A模块有两种中断：TAxIFG（定时器中断）和TAxCCRx（捕捉/比较中断），TAxIFG时定时器的基本中断，一个定时器模块只有一个，就是当内部计数到设定值后就会产生，TAxCCRx时输入/比较中断，其实内部就一个定时器在计数，但是有不同通道的几个值可以设定，也就是TAxCCRx寄存器，因此当相对应的通道设定了值之后，则会触发相应的中断。

只看该作者 · 2023-10-19 15:40

触发中断的时间如下图所示:

只看该作者 · 2023-10-19 15:41

TAxIFG是在计数完CCR0后会产生的，TAxCCR0中断时在计数完CCR0-1后产生的，两者相差一个时钟位。不过在使用过程中，基本可以忽略了，只是在理论上了解一下更好。

那么还有一个问题：当前的计数值是在寄存器TAxR（看内部结构框图可以发现）中的，TAxCCR0只是设定一个值，那么当模式从Stop开始到Up模式时，TAxR的值不一定为0，那么设定就会出现两个情况：

当设定CCR0值时，TAxR值小于CCR0的值，那么定时器从当前值（TAxR）开始计数，计数到CCR0值后产生中断，回到0，从新开始计数。。。。。
当设定CCR0值时，TAxR值大于CCR0的值，那么计数器会直接回到0，从0开始计数。

只看该作者 · 2023-10-19 15:42

因此这个时候就会出现两种情况，然而你在设定时如果不去检查TAxR的值，那么可能对于第一个周期，就会出现不同的结果。为了避免这个情况，建议在设定CCR0值的时候，将MC设置成Stop模式（TI建议），其实这时候不仅仅应该设置成Stop模式，最重要的是要将TACLR设置成1（注意这个位是TAxR清除位，直接设置成1后会自动清0，去读的话也都是0）。

只看该作者 · 2023-10-19 15:42

模式2：Continuous模式，此模式下定时器从0开始计数，一直计数到0xFFFF为止产生中断（如果使能了中断）并重新回到0，和Up模式地区别就是Up是计数到TAxCCR0（用户自己设定）值，而Continuous模式是直接计数到0xFFFF，这个值是固定的，不能设置，这样的话，定时器溢出的之间只能由计数频率决定了。如下图所示：

只看该作者 · 2023-10-19 15:43

这种模式下，仅有TAxIFG中断会用到，因为没有设定CCR寄存器，也不需要这个寄存器，产生中断的时刻如下图所示：

只看该作者 · 2023-10-19 15:43

在完成0xFFFF计数后才会产生中断。那么当工作在Continuous模式下 CCRx就不能使用了吗？

只看该作者 · 2023-10-19 15:44

NO，也可以使用，而且可以根据客户的需求来定义不同占空比不同形状的波形，如下图所示，使用两个CCRx时可以产生的中断（加上TAxIFG中断会更多，灵活使用）：

只看该作者 · 2023-10-19 15:44

上图可以看到，在CCR0和CCR1处都会产生中断，同时TAxIFG也是存在的。这种模式下在设定CCRx值时就仅有一种情况了，因为TAxR一直在计数，因此设定CCRx值时并不影响计数，只是看什么时候会产证中断而已，如果当前计数到10000，你设定10001，那么下一个时钟就会中断，如果当前10000，你设定9999，那么需要等下一次TAxR值等于9999时才能产生中断了，与Up模式不同的时，设定CCRx的值，不会改变或影响TAxR的值。

只看该作者 · 2023-10-19 15:48

模式3：Up/down模式，这个模式下和Up比较类似，唯一的区别是Up模式下计数到TAxCCR0时会产生中断并再次从0开始，但是Up/down模式下则不会从0开始，而是从现在值开始往下计数（减计数），如下图所示：

只看该作者 · 2023-10-19 15:49

TAxIFG会在计数到0（计完1）后触发，CCIFG会在计数完CCR0-1后触发。

那么改变CCRx值时是什么状况呢？

当设定CCR0值时，TAxR值小于CCR0的值，那么定时器从当前值（TAxR）开始计数，不影响TAxR的值。
当设定CCR0值时，TAxR值大于CCR0的值，那么计数器会立刻开始递减，进行减计数，减到0后再开始递增计数，最后正常工作。

只看该作者 · 2023-10-19 15:49

因此此时设定CCRx值时，推荐和Up模式下保持一致。

只看该作者 · 2023-10-19 15:49

上图显示的是在Up/down模式下CCRx使用方式，当然这个也是PWM的输出方法，由CCR0通道作为base计数，用于调节PWM的频率，CCRx则用来调节占空比，而且还支持多种输出模式。这个模式的区别，后面会详细讲解。

到此处位置，Timer_A的四种工作模式，其实就三种（除去Stop）已经全部讲解完成，本质上也就是每个定时器模块内有一个计数器，一直在计数，然后有一些CCRx寄存器，可用于用户设定相应的值，当计数到这个值时产生相应的中断，去执行相应的操作。那么如何使用描述的这些功能呢？我认为需要了解五块内容，会和你的使用息息相关：

中断方式，寄存器，输入捕捉，输出比较（PWM），例程。