430單片機(jī)之定時器A功能的大致介紹

　　430系列單片機(jī)是美國德州儀器（TI）1996年開始推向市場的一種16位超低功耗、具有精簡指令集（RISC）的混合信號處理器（Mixed Signal Processor）。430單片機(jī)稱之為混合信號處理器，是由于其針對實(shí)際應(yīng)用需求，將多個不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片機(jī)”解決方案。該系列單片機(jī)多應(yīng)用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。

　　430單片機(jī)特點(diǎn)

　　處理能力強(qiáng)

　　430系列單片機(jī)是一個16位的單片機(jī)，采用了精簡指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（7 種源操作數(shù)尋址、4 種目的操作數(shù)尋址）、簡潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運(yùn)算；還有高效的查表處理指令。這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序。

　　運(yùn)算速度快

　　430 系列單片機(jī)能在25MHz晶體的驅(qū)動下，實(shí)現(xiàn)40ns的指令周期。16位的數(shù)據(jù)寬度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實(shí)現(xiàn)乘加運(yùn)算）相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法（如FFT等）。

　　超低功耗

　　430 單片機(jī)之所以有超低的功耗，是因?yàn)槠湓诮档托酒?a target="_blank">電源電壓和靈活而可控的運(yùn)行時鐘方面都有其獨(dú)到之處。

　　首先，430 系列單片機(jī)的電源電壓采用的是1.8-3.6V 電壓。因而可使其在1MHz 的時鐘條件下運(yùn)行時，芯片的電流最低會在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。

　　其次，獨(dú)特的時鐘系統(tǒng)設(shè)計。在 MSP430 系列中有兩個不同的時鐘系統(tǒng)：基本時鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)（FLL 和FLL+）時鐘系統(tǒng)和DCO數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)?？梢灾皇褂靡粋€晶體振蕩器（32.768kHz）DT-26 OR DT-38，也可以使用兩個晶體振蕩器。由系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能所需的時鐘。并且這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對總體功耗的控制。

　　由于系統(tǒng)運(yùn)行時開啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動模式（AM）和五種低功耗模式（LPM0~LPM4）。在實(shí)時時鐘模式下，可達(dá)2.5μA ，在RAM 保持模式下，最低可達(dá)0.1μA 。

　　片內(nèi)資源豐富

　　MSP430 系列單片機(jī)的各系列都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。它們分別是看門狗（WDT）、模擬比較器A、定時器A0（Timer_A0）、定時器A1（Timer_A1）、定時器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驅(qū)動器、10位/12位ADC、16位Σ-Δ ADC、DMA、I/O端口、基本定時器（Basic Timer）、實(shí)時時鐘（RTC）和USB控制器等若干外圍模塊的不同組合。

　　其中，看門狗可以使程序失控時迅速復(fù)位；模擬比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，配合定時器，可設(shè)計出A/D 轉(zhuǎn)換器；16 位定時器（Timer_A 和 Timer_B）具有捕獲/比較功能，大量的捕獲/比較寄存器，可用于事件計數(shù)、時序發(fā)生、PWM等；有的器件更具有可實(shí)現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用；具有較多的 I/O 端口，P0、P1、P2 端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；10/12位硬件 A/D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá)200kbps ，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直接驅(qū)動液晶多達(dá) 160 段；實(shí)現(xiàn)兩路的 12 位D/A轉(zhuǎn)換；硬件I2C串行總線接口實(shí)現(xiàn)存儲器串行擴(kuò)展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用的DMA模塊。MSP430 系列單片機(jī)的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。

　　另外，430 系列單片機(jī)的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時靈活方便。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的低功耗狀態(tài)時，中斷喚醒只需5μs。

　　方便高效的開發(fā)環(huán)境

　　430 系列有 OTP 型、 FLASH 型和 ROM 型三種類型的器件，這些器件的開發(fā)手段不同。對于 OTP 型和 ROM 型的器件是使用仿真器開發(fā)成功之后燒寫或掩膜芯片；對于 FLASH 型則有十分方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，因?yàn)槠骷瑑?nèi)有 JTAG 調(diào)試接口，還有可電擦寫的 FLASH 存儲器，因此采用先下載程序到 FLASH 內(nèi)，再在器件內(nèi)通過軟件控制程序的運(yùn)行，由 JTAG 接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計者調(diào)試使用的方法進(jìn)行開發(fā)。這種方式只需要一臺 PC 機(jī)和一個 JTAG 調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。開發(fā)語言有匯編語言和C 語言。

　　430單片機(jī)之定時器A功能的大致介紹

　　總的來說，430單片機(jī)一共有三個定時器，定時器A，定時器B，還有就是看門狗定時器，這里我們主要是討論430單片機(jī)的定時器A的功能，定時器A的功能是我目前見過最厲害的定時器，視頻上說用好定時器A的話，對于今后真正的掌握430具有很重要的意義

　　同樣是先介紹一下定時器A的特點(diǎn)：（英語六級科學(xué)類文章的常用寫法，總分總）

　　1：可作為異步的16位定時器，16位的計數(shù)器，其中計數(shù)器有四種工作方式

　　2：可以調(diào)節(jié)的外部時鐘源

　　3:3個捕獲比較源

　　4：擁有可以輸出PWM功能

　　5：異步的輸入與輸出鎖存

　　6：擁有多個中斷源

　　其實(shí)，看datasheet現(xiàn)在真的掌握方法了，看完簡介關(guān)鍵就是看懂下面這張圖，在編程的時候熟悉相關(guān)寄存器的操作就可以了

　　并且看圖也還有個先后的順序，因?yàn)闄C(jī)器是死的，運(yùn)作起來是要靠晶振的振動，所以看圖的時候，可以依據(jù)時鐘源這條主線來看

　　首先，目光聚集在標(biāo)號1，特點(diǎn)2講了，可以調(diào)節(jié)的外部時鐘源，有4種可以用的時鐘源，

　　之后標(biāo)號2是一個分頻器，可以進(jìn)行三種分頻，

　　在接下來標(biāo)號3是一個16位的工作區(qū)，就是一個加一計數(shù)器吧，

　　在接下來標(biāo)號4就是一個計數(shù)器，計數(shù)器的話，有4種計數(shù)模式；

　　這里還是需要注意畫藍(lán)色的控制位，TACLR這個控制位是計數(shù)器還有定時器的復(fù)位控制位，如果這一位置位，則時鐘源，分頻比，還有計數(shù)器的方向都需要重新設(shè)定

　　Set TAIFG這個是計數(shù)器的中斷標(biāo)志位

　　接下來下面這一部分才是重頭戲，捕獲比較，標(biāo)號5是捕獲模式的比較來源，有四種捕獲模式選擇

　　標(biāo)號6是一個捕獲時鐘源的同步選擇，一般選擇的是與內(nèi)部時鐘先一致，以避免內(nèi)部資源的沖突

　　標(biāo)號7是一個捕獲寄存器，用來存放不同的時間戳，進(jìn)而計算出脈寬的長度

　　標(biāo)號8是一個鎖存位

　　標(biāo)號9是用來選擇捕獲模式還是比較模式

　　標(biāo)號10是用來輸出各種控制波形，比如PWM波形等等

　　接下來按照英語六級科學(xué)類閱讀常用的方法，到了分的結(jié)構(gòu)，430的定時器模式的介紹，其實(shí)定時器沒什么可說的，無非就是具有時鐘時鐘源，分頻比可以設(shè)置，以得到用戶需要的計時效果，需要注意的是，當(dāng)TACLR置位的時候，外部時鐘源，分頻比都會清除掉，再次使用的時候，用戶需要重新設(shè)置，所以這一位的操作需要謹(jǐn)慎

　　在接下來便是計數(shù)器模式的介紹，430提供三種計數(shù)模式，增計數(shù)模式，連續(xù)計數(shù)模式，增減計數(shù)模式

　　增計數(shù)模式的話，這里需要注意的是增計數(shù)模式與連續(xù)計數(shù)模式差不多，都是輸出鋸齒波形，但是他們的峰值是不同的，因?yàn)樵鲇嫈?shù)模式的話的峰值是用戶自己設(shè)置的，設(shè)置的值存放在TACCR0的寄存器上，但是連續(xù)計數(shù)模式的峰值是固定的，是一直計數(shù)知道16位全部溢出，所以峰值是0xffff

　　圖中所示，1表示增計數(shù)模式的話，2表示連續(xù)計數(shù)模式

　　值得注意的，值增計數(shù)模式的話的時候，如果突然間TACCR0上的值被改變，表示峰值被改變，假設(shè)由原來的峰值A(chǔ)變成峰值B

　　如果峰值B小于峰值A(chǔ)，則計數(shù)器馬上變?yōu)?，重新開始技術(shù)

　　如果峰值B大于峰值A(chǔ)，則計數(shù)器會超過A，一直加大B，在變?yōu)?，之后輸出峰值位B的鋸齒波

　　接下來便是增減計數(shù)模式，這個比較有意思，他可以得到一個三角波，見圖：

　　注意的是，該三角波的峰值也是可以調(diào)節(jié)的，還有三角波的技術(shù)具有記憶性，所以使用時需要注意，所謂的記憶性，就是在A出來一個暫停，他會暫停，并且恢復(fù)之后，計數(shù)的方向都不會改變

　　接下來就是選擇捕獲模式或者是比較模式，有CAP控制位來選擇

　　當(dāng)工作在捕獲模式下的時候，單片機(jī)會捕獲預(yù)先設(shè)定的脈沖，記錄脈沖出現(xiàn)的時間戳，之后兩個時間戳進(jìn)行相減，得到的便是脈沖的寬度，但是當(dāng)時間戳用戶沒有及時的取走的話，就會發(fā)生重復(fù)捕獲，這是上一次出現(xiàn)的時間戳就會被覆蓋

　　比較模式通常是CAP = 0，定時器工作在比較模式的情況下的時候，通常是用來輸出PWM波形

　　到這里，定時器A的大部分功能都弄明白了，但是還有最重要的一個模塊，那就是脈沖的輸出模塊，定時器A可以輸出大量可以供用戶選擇的波形，這個功能真的是超級無敵的強(qiáng)大，這個輸出模塊需要很具體的工程實(shí)踐能力，還需要很深的理論功底但需要的時候，但需要輸出的波形的時候，可以優(yōu)先考慮MSP430