MSP430 定时器

参考书目：作者魏小龙 南航 MSP430 选修课试用教材

         作者：李智奇等  MPS430系列超低功耗单片机原理与系统设计

 

MSP430 系列单片机的定时器相当丰富。有基本定时器BT、定时器TA、定时器TB、看门狗定时器WDT 等。其中看门狗主要用于程序的完善性控制等方面；基本定时器除了可以用于定时之外，还可以用于液晶显示的时序控制；TA、TB 基本相同，而且功能复杂，这里将详细讲解，并使用之实现时钟。
看门狗的目的在于阻止程序跑飞，其原理在于：看门狗定时器设置一定时时间，比如250毫秒，这个时间是所有用户程序一定能在此时间内执行完该程序的一个时间，设置好这个定时时间之后，所有用户程序就必须在这个设定的时间内将看门狗计数器的值清零，使计数器重新计数，如果CPU 执行程序正确，则看门狗计数器始终能在规定的时间内被用户程序清零而始终不能计数到250 毫秒，而当CPU 执行程序跑飞（PC 值指向用户程序以外），看门狗计数器得不到用户程序清零，能计数到250 毫秒，发生溢出，导致CPU 复位，这样CPU 又会重新运行用户程序。所以使用看门狗时，用户软件必须周期性地在WDTCTL 的CNTCL 位写“1”，使得看门狗计数器复位以防止其超过设定的定时时间。
BT 是MSP430X3XX、MSP430F4XX 系列器件中的模块。它也是一个定时器，它通常向其它外围模块提供低频控制信号。BT 可以是两个8 位定时器也可以是一个16 位定时器，它有两个计数单元（BTCNT1、BTCNT2）与一个控制单元（BTCTL）。通过控制寄存器BTCTL的设置，用户可以方便地使用BT。

TA、TB 基本相同，这里将详细讲解定时器A
定时器A 是MSP430 所有系列都有的模块，是一个用途非常广泛的通用16 位定时/计数器。它有以下一些特点：
16 位计数器，四种工作模式；
多种可选的计数器时钟源；
多个具有可配置输入端的捕获/比较寄存器；
有 8 种输出模式的多个可配置的输出单元；
Timer_A 可支持同时进行的多种时序控制、多个捕获/比较功能、多种输出波形（PWM），也可以是几种功能的组合，每个捕获/比较寄存器可以以硬件方式支持实现串行通讯。
Timer_A 具有中断能力。中断可由计数器溢出引起，也可来自具有捕获或比较功能的捕获/比较寄存器。每个捕获/比较模块可独立编程，由捕获或比较外部信号以产生中断，外部信号可以是上升沿，也可是下降沿，也可都是。
在不同的 MSP430 器件中，Timer_A 模块中的捕获/比较器的数量不一样，比如在MSP430F435 中Timer_A 模块含有3 个捕获/比较器（简称CCR），因此也经常称 Timer_A3，表示该模块含有3 个CCR。

其中 TACTL 为最主要的控制寄存器，它决定TA 的输入时钟信号、TA 的工作模式、TA的开启与停止、中断的申请等工作。TACTL 寄存器为16 位寄存器，必须使用字指令对其访问。该寄存器在POR 信号后全部复位，但在PUC 信号后不受影响。该寄存器中各位的含义：
15~10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
未用 SSEL1 SSEL0 ID1 ID0 MC1 MC0 未用CLR TAIE TAIFG
SSEL1、SSEL0 选择输入分频器的输入时钟源。
SSEL1 SSEL0 输入信号输入信号说明
0 0 TACLK 使用外部引脚信号作为输入（见手册）

0 1 ACLK 辅助时钟
1 0 MCLK 系统主时钟
1 1 INCLK 外部输入时钟（见芯片手册）
ID1、ID0 选择输入分频器的分频系数。
00： 直通，不分频
01： 1/2 分频
10： 1/4 分频
10： 1/8 分频
MC1、MC0 选择定时器模式
00： 停止模式，用于定时器暂停
01： 增计数到CCR0 模式，该模式下，计数器计数到CCR0，再清零计数
10： 连续增计数模式，计数器增计数到“FFFFH”，再清零计数
11： 增/减模式，增计数到CCR0，再减计数到0
CLR 定时器清除位，计数器内容清零
TAIE 中断允许位，该位允许定时器溢出中断
TAIFG 定时器溢出标志位，在不同的定时器模式下，该位置位条件不一样。
增计数模式： 当定时器由 CCR0 计数到“0”时TAIFG 置位
连续模式： 当定时器由0FFFFH 计数到“0”时TAIFG 置位
增/减模式： 当定时器由“1”减计数到“0”时TAIFG 置位
由此可见 TACTL 寄存器几乎控制了Timer_A 的第一部分——计数器部分。

由SSEL0、SSEL1 两位选择时钟源，然后再由ID0、ID1 选择分频系数将输入信号分频，分频后的信号才用于计数器计数。在MSP430F4XX 系列器件中，INCLK 信号经过反向驱动之后再送入，这一点与其他器件有点差
别。

Timer_A 定时器共有4 种工作模式。由控制寄存器TACTL 中MC0、MC1 两位决定（祥
见TACTL 寄存器介绍）。
停止模式
当 MC1=MC0=“0”时，定时器暂停。暂停时定时器的值（TAR 的内容）不受影响。当
定时器在暂停后重新计数时，计数器将从暂停时的值开始以暂停前的计数方向计数。如果不
能这样，则可通过TACTL 中CLR 控制位来清除定时器的方向记忆特性。
增计数模式
当 MC0=“1”，MC1=“0”时定时器工作在增计数模式。该模式用于定时周期小于65536
的连续计数方式。捕获/比较寄存器CCR0 的数据定义定时器的计数周期。
增计数模式的计数器活动规则：当计数器TAR 增计数到CCR0 的值或当计数值与CCR0相等（或定时器值大于CCR0 的值）时，定时器复位并从“0”开始重新计数。

连续计数模式
在需要 65536 个时钟周期的定时应用场合常用连续模式。其典型的应用是产生多个独立
的时序信号。在这种计数模式中，CCR0 的工作方式与其他比较寄存器的工作方式相同。利用
捕获/比较寄存器与各输出单元的输出模式可以捕获各种外部事件发生的定时器数据（事件发
生的时间）或者产生不同类型的输出信号。
连续模式的计数器活动规则：定时器从它的当前值开始计数，当计数到 0FFFFH 后又从
“0”开始重新计数

增／减计数模式
在增减计数模式下，计数器TAR 的值先增后减：当增计数到CCR0 的值时，计数器停止
增计数，变为减计数，当减到“0”时，设置标志位TAIFG。由此可见这种模式的计数周期为
CCR0 值的两倍。所以常用于须得到对称波形的场合

增/减模式时，中断标志CCIFG0、TAIFG 会在相等的时间间隔置位。在一个完整的周中，
每个标志位只置位一次，分别在半周期时发生。当定时器TAR 的值从CCR0-1 增计数到CCR0
时，中断标志CCIFG0 置位。当定时器从“1”减计数到“0”时，中断标志TAIFG 置位。

1、BT 的初始化：（假设允许中断）
IE2 |= BTIE; // Enable BT interrupt
BTCTL = BTSSEL+BTIP2+BTIP1+BTIP0;
_EINT(); // Enable interrupts
2、 WDT 的初始化：（假设允许中断）
WDTCTL = WDT_MDLY_32; // Set Watchdog Timer interval to ~30ms
IE1 |= WDTIE; // Enable WDT interrupt
_EINT(); // Enable interrupts
3、 TA 的初始化：（假设允许中断）
TACTL = TASSEL1 + TAC // SMCLK, clear TAR
CCTL0 = CCIE; // CCR0 interrupt enabled
CCR0 = 50000;
TACTL |= MC1; // Start Timer_A in continuous mode
_EINT(); // Enable interrupts
4、 TB 的初始化：（假设允许中断）
TBCTL = TBSSEL1 + TBCLR; // SMCLK, clear TAR
TBCCTL0 = CCIE; // CCR0 interrupt enabled
TBCCR0 = 50000;
TBCTL |= MC1; // Start Timer_A in continuous mode

_EINT(); // Enable interrupts

 

综合举例（实验12）：
使用 TA 设计时钟，并在液晶上显示。
首先，设置 LCD：
LCDCTL = 0XFD;
BTCTL = BTFRFQ1; // STK LCD freq
P5SEL = 0xFC; // Common and Rxx all selected
然后，设置定时器TA。
TACTL = TASSEL1 + TACLR; // SMCLK, clear TAR
CCTL0 = CCIE; // CCR0 interrupt enabled
CCR0 = 20000;
TACTL |= MC1; // Start Timer_A in continuous mode
最后，打开中断，写中断服务程序，详细的程序清单如下：
#include
char digit[20] = {1,0,0,0,0,2,1,8};
unsigned char distab[]= { 0xaf,0x06,0x6d,0x4f,
0xc6,0xcb,0xeb,0x0e,

0xef,0xcf
};
void main(void)
{
int i;
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Stop watchdog timer
FLL_CTL0 |= XCAP14PF; // Configure load caps
LCDCTL = 0XFD;
BTCTL = BTFRFQ1; // STK LCD freq
P5SEL = 0xFC; // Common and Rxx all selected
TACTL = TASSEL1 + TACLR; // SMCLK, clear TAR
CCTL0 = CCIE; // CCR0 interrupt enabled
CCR0 = 20000;
TACTL |= MC1; // Start Timer_A in continuous mode
_EINT(); // Enable interrupts
for (;;)
{
_BIS_SR(CPUOFF); // CPU off
_NOP(); // Required only for C-spy
}
}
interrupt[TIMERA0_VECTOR] void Timer_A (void)
{ char i=0;
CCR0 += 20000; // Add Offset to CCR0
LCDMEM[7]=0xa; LCDMEM[8]=0x90; LCDMEM[9]=0x12; LCDMEM[10]=0x80;
LCDMEM[11]=0x2; LCDMEM[12]=0x93; LCDMEM[13]=0x72; LCDMEM[14]=0x5b;
LCDMEM[15]=0x94;
for(i=0;i<6;i++)
LCDMEM[i+1]=distab[digit[i]];
digit[0]++;
if(digit[0]==50)
{
digit[0]=0;
digit[1]++;
if(digit[1]==10)
{
digit[1]=0;
digit[2]++;
if(digit[2]==6)
{

digit[2]=0;
digit[3]++;
if(digit[3]==10)
{
digit[3]=0;
digit[4]++;
if(digit[4]==6)
{
digit[4]=0;
}
}
}
}
}
}