为什么要使用定时器外设？

只看该作者 · 2024-6-24 16:41

定时器外设最常见的用途是在一定时间或时钟周期后触发特定操作。定时器外设可用于通过多种方式增强微控制器（MCU）设计：
将定时器功能作为硬件外设实现可确保准确性并减少 CPU 负载：尽管软件可以进行定时和计数，但这通常会导致延迟导致不准确，并消耗宝贵的 CPU 指令周期。
定时器外设还可用于生成波形，例如脉宽调制（PWM）信号：这样可以控制各种输出功能，推荐用于控制伺服位置或 LED 亮度等应用。
我们提供多种 PIC 和 AVR MCU，每个 MCU 都装有各种定时器外设。每个定时器都具有特定的特性和功能，使其独一无二，非常适合不同的应用。单击以下部分以了解有关每个计时器的特定功能的更多信息。

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通用定时器（UTMR）
通用定时器（UTMR）外设将传统定时器（TMR0/1/2、HLT、SMT、CCP）的大部分操作组合到一个定时器中。这意味着周期性工作模式、时钟门控、脉宽测量和开关去抖动等实用功能被整合到一个功能丰富的模块中。

链式操作模式
多个UTMR模块可以链接在一起，形成更大尺寸的定时器，从而提供系统设计的灵活性。

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定时器 0
定时器 0 是可用于 PIC 设备的最简单的定时器。它可以用作 16 位或 8 位定时器或计数器。该外设可以在低功耗睡眠模式下工作，前提是内部或外部时钟源保持活动状态。它还具有可编程预分频器、后分频器和周期，可以在多种模式下运行。

定时器模式
在定时器模式下，只要存在有效的时钟输入信号，定时器变量就会在每个指令周期递增。此模式可以与外部时钟信号同步和异步运行。仅当从系统时钟异步运行时，定时器模式才能在低功耗睡眠模式下执行。

计数器模式
在计数器模式下，时钟输入计数器在每个上升沿上递增 1。此模式既可以同步运行，也可以异步运行。但是，就像定时器模式一样，此模式只能在从系统时钟异步工作时才能运行。

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带门控的定时器
定时器 1、3、5...（奇数计时器）都以相同的方式运行。如果需要，这使设备能够控制具有不同操作行为的多个定时器外设。这些定时器可以用作 16 位定时器或计数器，并且具有可编程预分频器。它们还可以在低功耗睡眠模式下运行，前提是内部或外部时钟源保持活动状态。奇数定时器在启用和禁用门模式方面具有独特的功能，允许您将定时器或计数器设置为仅在特定条件下根据所需的门信号源递增。

栅极使能模式
当栅极使能模式处于活动状态时，定时器将开始在栅极输入源的上升沿递增。它将在定时器时钟源的每个上升沿递增。在定时器栅极输入源的下降沿，定时器将停止递增。

门切换模式
启用切换模式后，可以测量栅极输入信号每次切换之间的持续时间。定时器将开始在栅极信号源的上升沿递增。它将继续递增，直到栅极信号源的下一个上升沿出现。您可以使用它来读取门信号源的整个切换周期。

栅极单脉冲模式
当单脉冲模式使能时，定时器计数器将开始在输入栅极信号源的上升沿递增。定时器将继续递增，直到栅极信号源的下降沿出现。这使您能够读取输入栅极信号源的高脉冲持续时间。

栅极切换和单脉冲模式组合
这两种操作模式可以同时使用。这样可以同时获得高脉冲持续时间和周期，如果需要，可以将其转换为占空比。

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定时器 2/4/6，带硬件限制定时器
计时器 2,4,6...（偶数计时器）是彼此的重复。偶数定时器外设是 8 位定时器，能够通过外部硬件源或内部定时器周期匹配进行复位。这些定时器不能在低功耗睡眠模式下工作。偶数计时器将预定义的周期值与递增的计时器计数器进行比较。当两个值匹配时，输出后缩放器计数器递增，并且可以触发后续操作。该定时器还具有多种操作模式。

自由运行模式
在自由运行模式下，每次发生周期匹配时，计时器计数器都会重置。只要启用计时器，它就会继续递增，直到发生周期匹配并重置。如果需要，外部硬件信号可以在周期匹配发生之前复位定时器。

单次模式
在单次模式下，计时器值递增，直到发生周期匹配，之后计时器将停止并保持暂停状态，直到重新启动。外部硬件信号可用于复位定时器。

单稳态模式
在单稳态模式下，计时器值递增，直到发生周期匹配，之后计时器停止但未禁用。外部硬件信号可用于复位定时器。

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信号测量定时器
信号测量定时器可以在较新的PIC器件上找到，可用于测量不同的信号参数，如脉冲宽度、频率、占空比和两个信号上边沿之间的时间差。它可以用作 16 位或 24 位定时器，并且具有其他 PIC MCU 定时器上存在的属性和操作模式的组合。

定时器模式
在定时器模式开启时，信号测量定时器的工作方式类似于定时器 0 上的定时器模式。只要存在有效的时钟输入信号，定时器变量就会在每个指令周期递增。

门控定时器模式
在门控定时器模式下，定时器只会在输入的栅极信号为高电平时递增。当它为低电平时，计时器将停止递增。因此，信号测量定时器只会在特定条件下递增。

周期和占空比模式
在周期和占空比模式下，可以获取信号测量定时器输入信号的占空比或周期。它们不能同时测量。

高低测量模式
在高低测量模式下，可以获取输入信号的高脉冲和低脉冲时间。

门控窗口测量模式
在门控窗口测量模式下，可以获取用户定义窗口或周期内信号测量定时器信号输入的占空比。

飞行时间模式
飞行时间模式测量信号测量定时器信号输入的上升沿与信号测量定时器窗口输入的上升沿之间的时间。

拍摄模式
在捕获模式下，根据信号测量窗口输入的上升沿或下降沿捕获定时器的值，并触发中断。

门控计数器模式
门控计数器模式对 SMT 输入信号上的脉冲进行计数，该信号由 SMT 窗口输入门控。定时器仅在 SMT 窗口输入的上升沿之后递增。它不再指望下降沿。

窗口计数器模式
窗口计数器模式计算输入信号的脉冲量和信号高脉冲在定义窗口内的持续时间。为了测量高脉冲的持续时间，SMT开始对输入信号的上升沿进行计数，并在下降沿停止计数。为了计算输入信号的脉冲数，窗口信号的每个上升沿都会递增一个计数器值。