AVR MCU中的定时器如何工作？

只看该作者 · 2024-6-24 16:42

AVR MCU 上的定时器设计与 PIC MCU 上的定时器略有不同。最大的区别在于，AVR MCU上的定时器集成了脉宽调制（PWM）和互补波形发生器（CWG）等波形输出模块，而PIC MCU具有用于这些功能的独立外设。
基本定时器（定时器/计数器 0、1、2...）
AVR 设备上的定时器/计数器 0、1、2 等是基本定时器。它们不仅可以用作基本的定时器或计数器，还具有一些智能功能。

PWM输出
基本定时器可以直接输出具有可变占空比和周期的PWM信号。快速PWM模式用于生成高频PWM，而相位和频率校正PWM用于生成高分辨率PWM。

输出比较
计时器将用户定义的值与计时器中的计数器值进行比较。当计时器运行时，计数器值将不断增加，直到达到用户定义的值。然后自动清除定时器计数器，或者可以生成中断以通知用户。当您需要在特定时间触发或输出事件时，可以使用此功能。

死区时间插入和交换
死区时间插入（DTI）单元产生关断时间，其中波形输出（WO）的非反相低边（LS）和反相高边（HS）均为低电平。DTI 单元确保 LS 和 HS ***不会同时切换。

只看该作者 · 2024-6-24 16:43

定时器/计数器类型 A
定时器/计数器类型A（TCA）在大多数新的AVR MCU中都可用。它是一个 16 位定时器，可以执行基本的定时/计数、输出比较和不同类型的 PWM 波形生成。

输出比较
TCA有三个比较通道，与基本定时器类似，它执行输出比较功能。您可以将三个不同的值加载到三个比较寄存器中，以在计时器计数器增量时触发三个事件或中断。这允许您在不同时间触发多个事件。

边沿对齐/中心对齐PWM输出
常见的PWM有两种：边缘对齐或中心对齐。边缘对齐PWM因其配置简单、分辨率高而被广泛使用。中心对准PWM对于减少电机控制或电源等应用输出中的谐波非常有帮助。TCA可以生成具有单斜率模式或双斜率模式的高分辨率PWM。单斜率模式产生一个左对齐的PWM，该PWM在PWM周期开始时具有高电平状态。双斜率模式产生一个中心对齐（对称）PWM，该PWM在PWM周期的中间具有高电态。

拆分模式
TCA 具有拆分模式，可将定时器/计数器拆分为两个定时器，分辨率为一半。这两个定时器可以执行计数和定时、单斜率PWM输出和产生中断等基本功能。

只看该作者 · 2024-6-24 16:43

定时器/计数器B型
定时器/计数器B型（TCB）在大多数新的AVR MCU中都可用。它是一款高分辨率定时器，可以执行基本的定时/计数、输入/事件捕获、波形测量和 PWM 波形生成。

输入捕获
TCB 可以捕获内部/外部事件，例如外部信号的上升沿，并为其提供指示发生时间的时间戳。还有一个选项可以启用降噪器，以提高对捕获信号的抗噪能力。

频率和脉宽测量
TCB的输入捕获模块还包含频率和脉宽测量模式。三种模式允许您同时测量频率、脉冲宽度或两者。这些模式允许您测量来自其他设备或源的周期性信号。例如，您可以使用这些模式来确定PWM信号的周期和占空比，以便将其用作控制系统的输入反馈。

单次模式
此模式可用于在每次输入事件上出现上升沿或下降沿时生成持续时间的脉冲。当计时器检测到第一个上升沿/下降沿并计数到用户定义的计数器值时，计时器将开始计数。此功能可用于基于周期性或非周期性输入生成固定持续时间的事件/输出。

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定时器/计数器 D 型
定时器/计数器D型（TCD）在一些新的AVR MCU中可用。它是一款 12 位定时器，具有一些用于生成复杂波形的特定功能。它还包含灵活的输入捕获和比较模式。该定时器对于需要故障检测的定时或安全关键型应用以及驱动电源或电机的输出非常有用。

多条件输入捕获，实现灵活的波形输出
TCD 有两个输入通道，具有十种捕获输入模式。根据您选择的模式，当有输入时，可以生成不同的动作/波形，例如关闭输出波形或向微控制器发出标志以在软件中执行其他操作。其他信号处理功能，如输入信号消隐和滤波，可以应用于这些模式。

边沿对齐/中心对齐PWM输出
与TCA一样，TCD也可以使用双斜率模式生成中心对齐的PWM。它对于功率转换器或电机等应用非常有用。它还可以根据用户选择的输入捕获模式生成具有条件时序的边沿对齐 PWM。

半桥和全桥输出
TCD还可以为全桥和半桥输出生成信号。免费信号和死区时间是自动生成的。全桥和半桥通常用于驱动电源和电机。这样就无需使用软件配置输出，从而减少了 CPU 的开销。它还消除了添加外部硬件逻辑组件的需要，从而降低了成本。

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定时器/计数器 E 型
TCE 是一款 16 位定时器，具有 4 个比较通道，适用于电源和电机驱动应用的高级波形生成。它还包含高分辨率功能，可将波形发生器分辨率提高到 8×（3 位）。TCE 与波形扩展（WEX）模块紧密连接，可实现高度灵活的死区插入。

边沿对齐/中心对齐PWM输出
与 TCA 和 TCD 一样，TCE 也可以使用双斜率模式生成中心对齐的 PWM。它对于功率转换器或电机等应用非常有用。

提高波形发生器分辨率
定时器/计数器 E 包括一个高分辨率选项，可将占空比分辨率提高多达输入时钟的 8 倍。

输出比较
TCE 有四个比较通道，与基本定时器类似，它执行输出比较功能。您可以将四个不同的值加载到四个比较寄存器中，以在计时器计数器增量时触发四个事件或中断。这允许您在不同时间触发多个事件。