本應(yīng)用筆記介紹如何設(shè)置和使用MAXQ?系列微控制器中的定時(shí)器B來(lái)生成所需的PWM波形。該操作將要求啟用比較功能。該說(shuō)明包括供參考的源代碼。

介紹

MAXQ微控制器有三種類型的定時(shí)器：定時(shí)器0、定時(shí)器1和定時(shí)器2。定時(shí)器B是定時(shí)器1的增強(qiáng)版本，經(jīng)過(guò)修改以支持不同的輸入時(shí)鐘預(yù)縮放和設(shè)置/復(fù)位/比較輸出功能。本應(yīng)用筆記詳細(xì)介紹了如何設(shè)置和使用定時(shí)器B生成所需波形。包括源代碼示例以供參考。

定時(shí)器B寄存器及其使用

MAXQ內(nèi)核通過(guò)一組特殊功能寄存器（SFR）配置定時(shí)器B：

TBCN—定時(shí)器B控制寄存器

TBV — 定時(shí)器 B 值寄存器

TBR — 定時(shí)器 B 重新加載/捕獲寄存器

待定—定時(shí)器B比較寄存器

定時(shí)器B控制寄存器：待定

定時(shí)器B控制寄存器為16位寬，讀寫不受限制。在所有形式的重置中，它被清除到 0000h。以下是寄存器位配置的簡(jiǎn)要說(shuō)明。

位 0：CP/RLD 位用于設(shè)置定時(shí)器 B 的捕獲或重新加載模式。當(dāng)此位設(shè)置為 1 時(shí)，計(jì)時(shí)器 B 處于捕獲模式。當(dāng)此位清除為 0 時(shí)，計(jì)時(shí)器 B 處于重新加載模式。

位 1：ETB 位用于啟用定時(shí)器 B 中斷。將此位設(shè)置為 1 將啟用來(lái)自計(jì)時(shí)器 B TFB 和 EXFB 標(biāo)志的中斷。

位 2：TRB 位用于啟用定時(shí)器 B 操作。

位 3：EXENB 位用于啟用負(fù)事務(wù)的 TBB 引腳上的捕獲/重新加載功能。在啟用輸出比較功能的情況下，在自動(dòng)重新加載模式 （CP/RLD = 0） 下工作時(shí)（此模式稍后會(huì)很重要），啟用 TBB 輸入功能 （EXENB = 1） 將允許比較輸出負(fù)轉(zhuǎn)換以設(shè)置 EXFB 標(biāo)志。但是，由于外部負(fù)邊緣檢測(cè)，不會(huì)發(fā)生重新加載。

位 4：DCEN 位用于啟用定時(shí)器 B 的倒計(jì)時(shí)選項(xiàng)。與TBB引腳配合使用，該位控制定時(shí)器B計(jì)數(shù)的方向。將此位設(shè)置為 1 會(huì)導(dǎo)致定時(shí)器 B 在引腳 TBB 為 1 時(shí)向上計(jì)數(shù)，如果引腳 TBB 為 0，則計(jì)數(shù)。當(dāng)此位為 0 時(shí)，計(jì)時(shí)器 B 始終計(jì)數(shù)。啟用定時(shí)器 B 的比較模式功能后，定時(shí)器 B 的上/下計(jì)數(shù)控制將根據(jù)比較模式設(shè)置在內(nèi)部進(jìn)行控制。在比較模式下，DCEN 位控制定時(shí)器是斜坡上升和復(fù)位 （DCEN = 0），還是上升和下降 （DCEN = 1）。

位5：TBOE位用于使能TBA引腳上的時(shí)鐘輸出功能。

位 6：EXFB 位用于標(biāo)記 TBB 引腳上發(fā)生負(fù)事務(wù)的時(shí)間。如果 CP/RLD = 0、DCEN = 0 和 TBCS：TBCR = 00b，則每當(dāng)計(jì)時(shí)器 B 溢出或下溢時(shí)，此位也會(huì)切換。

位 7：TFB 位用于在計(jì)時(shí)器 B 溢出或下溢時(shí)設(shè)置標(biāo)志。

第 8-10 位：TBPS2：0用作應(yīng)用于定時(shí)器B時(shí)鐘的系統(tǒng)時(shí)鐘輸入的預(yù)分頻器：

定時(shí)器 B 時(shí)鐘 = 系統(tǒng)時(shí)鐘/（2**（2*TBPS2：0））

TBPS2：0 = 11xb 的值是保留的。

位 11-12：如果 TBCS：TBCR<>00b，則 TBCS：TBCR 位用于在比較模式下配置計(jì)時(shí)器 B。這些比較模式位定義了幾個(gè)條件：TBB引腳上是否使能PWM/比較模式輸出功能;初始輸出起始狀態(tài)是什么;以及比較模式輸出功能是否有效。

位 14-13：保留位

位 15：C/TB 位用于確定定時(shí)器 B 是用作定時(shí)器還是計(jì)數(shù)器。

定時(shí)器B值寄存器：TBV

定時(shí)器B值寄存器是一個(gè)16位寄存器，在所有形式的復(fù)位時(shí)被清除到0000h。此寄存器是不受限制的讀/寫，用于加載和讀取 16 位定時(shí)器 B 值。

定時(shí)器B捕獲/重新加載寄存器：TBR

定時(shí)器B捕獲/重新加載寄存器是一個(gè)16位寄存器，在所有形式的復(fù)位時(shí)都清除到0000h。此寄存器是無(wú)限制的讀/寫，用于在定時(shí)器B配置為捕獲模式時(shí)捕獲TBV值。當(dāng)定時(shí)器B配置為自動(dòng)重裝模式時(shí)，此寄存器也用作16位重裝值。

定時(shí)器B比較寄存器：待定

定時(shí)器B比較寄存器是一個(gè)16位寄存器，在所有復(fù)位形式時(shí)都清除到0000h。此寄存器是不受限制的讀/寫，用于在定時(shí)器B在比較模式下運(yùn)行時(shí)將TBC與TBV值進(jìn)行比較。

定時(shí)器B的操作模式

定時(shí)器B可通過(guò)在定時(shí)器B控制寄存器中設(shè)置CP/RLD位配置為捕獲或重新加載模式。TBCS：TBCR<>00b 的值會(huì)將定時(shí)器 B 設(shè)置為比較模式。沒(méi)有必要同時(shí)配置定時(shí)器B捕獲模式（CP/RLD=1）和PWM比較輸出模式，但是，這不是預(yù)期的定時(shí)器B操作模式。定時(shí)器B也可以配置為比較模式，其中有三種不同的比較功能：復(fù)位，設(shè)置和切換。

以下部分回顧了在這些不同操作模式下配置計(jì)時(shí)器 B 的方法。

拍攝模式

定時(shí)器B控制寄存器的位0 CP/RLD確定定時(shí)器B是使用捕獲模式還是重新加載模式。如果控制寄存器的位1 EXENB為3，則將此位設(shè)置為1會(huì)導(dǎo)致在TBB定時(shí)器引腳上檢測(cè)到下降沿時(shí)發(fā)生定時(shí)器B捕獲。將位 3 EXENB 設(shè)置為 0 會(huì)導(dǎo)致定時(shí)器 B 忽略 TBB 引腳上的所有外部事件。捕獲的值將加載到重新加載寄存器 TBR 中。

重新加載模式

如果 EXENB 為 0，則清除 CP/RLD 位為 1 會(huì)導(dǎo)致在定時(shí)器 B 溢出或在 TBB 上檢測(cè)到下降沿時(shí)發(fā)生自動(dòng)重新加載。如果啟用了比較功能，則可以通過(guò)更改重載（TBR）和比較（TBC）寄存器中的值來(lái)修改輸出波形的頻率和占空比。這樣，MAXQ處理器就可以產(chǎn)生脈寬調(diào)制（PWM）波形。

比較模式

僅當(dāng)比較模式位的值不同于 0 時(shí)，并且建議計(jì)時(shí)器 B 處于重新加載模式時(shí)，才會(huì)啟用比較模式。PWM輸出可以有選擇地使能，起始極性可以反轉(zhuǎn)，具體取決于這些位的值。頻率和占空比的限制由選擇作為源的時(shí)鐘（即系統(tǒng)或備用時(shí)鐘）的頻率和所選的時(shí)鐘除數(shù)決定。如上所述，有三種比較模式（SET、RESET和TOGGLE），具有TBB引腳的預(yù)定義初始狀態(tài)。

當(dāng) CP/RLD = 0（重新加載模式）和 TBCS：TBCR 的值分別為 01 時(shí)，選擇比較復(fù)位模式。在此模式下，TBB 將在 TBC 匹配時(shí)重置并設(shè)置為 0000h。根據(jù)TBR和TBC寄存器之間的相對(duì)值以及上/下計(jì)數(shù)，定時(shí)器將生成不同的PWM波形。如果計(jì)時(shí)器 B 未實(shí)現(xiàn) TBC，則它只會(huì)設(shè)置為 0000h。在這種模式下，TBB引腳的初始值為低電平。

當(dāng) CP/RLD = 0（重載模式）和 TBCS：TBCR 的值分別為 10 時(shí)，選擇比較 SET 模式。在此模式下，TBB 將設(shè)置在 TBC 匹配并設(shè)置為 TBR。根據(jù)TBR和TBC寄存器之間的相對(duì)值以及上/下計(jì)數(shù)，定時(shí)器將生成不同的PWM波形。如果計(jì)時(shí)器 B 未實(shí)現(xiàn) TBC，則它只會(huì)在 TBR 上重置。在這種模式下，TBB引腳的初始值為高電平。

當(dāng) CP/RLD = 0（重新加載模式）和 TBCS：TBCR 的值分別為 11 時(shí)，選擇比較切換模式。在此模式下，TBB 將打開 TBC 匹配（TBR 或 0000h 除外）。根據(jù)TBR和TBC寄存器之間的相對(duì)值以及上/下計(jì)數(shù)，定時(shí)器將生成不同的PWM波形。如果計(jì)時(shí)器 B 未實(shí)現(xiàn) TBC，則它只會(huì)打開 TBR 匹配。在這種模式下，TBB引腳的初始值保持不變。

切換模式的初始狀態(tài)取決于之前的 SET 或 RESET 模式。這意味著要建立特定的啟動(dòng)狀態(tài)，TBCS：TBCR 位應(yīng)在從比較禁用更改為比較切換模式時(shí)暫時(shí)配置為設(shè)置或重置。

如上所述，我們對(duì)這種用于在定時(shí)器B的TBB引腳上產(chǎn)生PWM的比較模式特別感興趣。PWM波形在很大程度上取決于TBR和TBC之間的相對(duì)值（有或沒(méi)有TBC寄存器）以及DCEN位的值（表1）。

比較模式下定時(shí)器B的PWM波形

不帶待定寄存器的定時(shí)器 B

對(duì)于 SET 和 RESET 模式，TBC 比較匹配可能導(dǎo)致的引腳設(shè)置/復(fù)位永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生。用戶只能定義在啟用定時(shí)器時(shí)生效的起始引腳狀態(tài)。仍然會(huì)發(fā)生相應(yīng) RESET 和 SET 模式的引腳設(shè)置或清除操作。對(duì)于切換模式，TBR 將用于產(chǎn)生 50% 占空比 PWM。請(qǐng)參閱表 1 和圖 1。

圖1.

設(shè)置或清除TBB引腳，分別定時(shí)為TBR+1和TBR，用于復(fù)位和設(shè)置操作。

在周期 50*TBR + 2 處為切換模式生成 2% 占空比。

示例 1：自定時(shí)器開啟后 1 秒后設(shè)置 TBB 引腳（使用 RESET 比較模式）。

定時(shí)器B的頻率：根據(jù)12MHz系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)算定時(shí)器B頻率。

使用DCEN = 0的復(fù)位比較模式來(lái)設(shè)置TBB引腳。

使用以下公式計(jì)算TBR的值以延遲1秒：

示例代碼：

  move   TB2CN,#000H      ; Reset Timer B 
   move   TB2CN,#0C00H     ; Timer B clock = system clock/256
                           ; and in compare RESET mode 
   move   TB2R, #46874     ; Set reload value of Timer 2 TBR = 46874            
   move	  TB2V, #0001H     ; Reset TBV=0x01 just to avoid set
                           ; operation on 0000h
   move   TB2CN.2,#1       ; Start Timer B to generate PWM

示例 2：生成一個(gè) 1MHz 波形，占空比為 50%，低電平（使用切換比較模式）。（請(qǐng)參閱圖 2。

定時(shí)器B的頻率：根據(jù)12MHz系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)算定時(shí)器B頻率。

使用DCEN = 0的切換比較模式來(lái)設(shè)置TBB引腳。

使用以下公式計(jì)算所需PWM頻率為1MHz的TBR值：

示例代碼：

  move   TB3CN,#000H      ; Reset Timer B              
   move   TB3CN,#0800H     ; Configure Timer B clock in RESET 
                           ; Compare mode to start LOW
   move   TB3CN,#1800H     ; Timer B clock = system clock
                           ; and in compare TOGGLE mode with DCEN =0 
   move   TB3R, #5         ; Set reload value of Timer 3 TB3R = 5            
   move	  TB3V, #000H      ; Reset TBV=0x00 
   move   TB3CN.2,#1       ; Start Timer B to generate PWM

圖2.

設(shè)置或清除TBB引腳，定時(shí)分別為2 × TBR和TBR，用于復(fù)位和設(shè)置操作。

在周期 50 TBR ×為 TOGGLE 模式生成 4% 占空比。

示例3：在1μs延遲后復(fù)位TBB引腳（使用SET比較模式）。

定時(shí)器B的頻率：根據(jù)12MHz系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)算定時(shí)器B頻率。

使用DCEN = 1的設(shè)置比較模式來(lái)設(shè)置TBB引腳。

使用以下公式計(jì)算TBR的值以延遲1μs：

示例代碼：

  move   TB3CN,#000H      ; Reset Timer B 
   move   TB3CN,#1010H     ; Timer B clock = system clock
                           ; and in compare SET mode with DCEN = 1 
   move   TB3R, #12        ; Set reload value of Timer 3 TB3R = 12            
   move	  TB3V, #000H      ; Reset TBV = 0x00 
   move   TB3CN.2,#1       ; Start Timer B to generate PWM

示例 4：生成一個(gè) 1MHz 波形，占空比為 50%，高電平（使用切換比較模式）。

定時(shí)器B的頻率：根據(jù)12MHz系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)算定時(shí)器B頻率。

使用DCEN = 1的切換比較模式來(lái)設(shè)置TBB引腳。

使用以下公式計(jì)算所需PWM頻率為1Mhz的TBR值：

示例代碼：

move   TB2CN,#000H       ; Reset Timer B 
   move   TB2CN,#01000H     ; Configure Timer B clock in SET 
                            ; Compare mode to start HIGH
   move   TB2CN,#1810H      ; Timer B clock = system clock
                            ; and in compare TOGGLE mode with DCEN=1 
   move   TB2R, #3          ; Set reload value of Timer 2 TB2R = 3            
   move	  TB2V, #000H       ; Reset TBV = 0x00 
   move   TB2CN.2,#1        ; Start Timer B to generate PWM

帶待定寄存器的定時(shí)器 B

當(dāng)TBC寄存器在計(jì)數(shù)范圍（TBC< TBR）內(nèi)時(shí)，SET和RESET比較功能通過(guò)使用TBR重載值來(lái)改變頻率，基本上提供了相同的功能。切換比較模式允許 50% 占空比 PWM 波形。當(dāng)TBC寄存器超出范圍（TBC> TBR）或在TBC = TBR和TBC = 0的特殊情況下，SET和RESET功能允許定時(shí)器清除或設(shè)置TBB引腳。請(qǐng)參閱表 2 和圖 3。

圖3.

TBC > TBR：設(shè)置或清除相應(yīng)復(fù)位和設(shè)置模式的 TBB 引腳。切換模式已禁用。

TBC = TBR 或 TBC = 0：請(qǐng)參閱注釋1,2和3在下面的示例 8 之后。

TBR <待定：PWM 產(chǎn)生的占空比和周期如下所示：

設(shè)置模式 = （TBR - 待定）/（TBR + 1），周期為 TBR + 1

復(fù)位模式 = 待定/（TBR + 1），周期為 TBR + 1

切換模式 = 50%，周期為 2 × TBR + 2

示例 5：生成一個(gè) 32kHz 波形，占空比為 50%，從高電平開始（使用 SET 比較模式）。

定時(shí)器B的頻率：這與12MHz系統(tǒng)時(shí)鐘相同。

使用 DCEN = 0 的 SET 比較模式生成此波形。

使用以下公式計(jì)算所需PWM頻率為32kHz的TBR和TBC值：

占空比 = （TBR - TBC）/（TBR + 1） = 50% => TBC = 186

示例代碼：

  move   TB0CN,#1000H     ; Configure Timer B clock as same as
                          ; system clock and in compare SET mode
  move   TB0C, #00186     ; set compare value of Timer 0 TBC = 186 
  move   TB0R, #00372     ; Set reload value of Timer 0 TBR=372            
  move   TB0V, #0000H     ; Reset TBV=0x00
  move   TB0CN.2,#1       ; Start Timer B to generate PWM

示例 6：生成 512Hz 波形，占空比為 50%，起始為低電平（使用切換模式）。（請(qǐng)參閱圖 4。

定時(shí)器B的頻率：這與12MHz系統(tǒng)時(shí)鐘相同。

使用DCEN = 0的切換比較模式生成此波形。

使用以下公式計(jì)算PWM頻率為512Hz的TBR和TBC的值：

占空比 = 50%，不受待定 < 11717 的影響

 move   TB1CN,#0800H     ; Configure Timer B clock in RESET 
                          ; Compare mode to start LOW
  move   TB1CN,#1800H     ; Configure Timer B clock as same as
                          ; system clock and in compare TOGGLE mode
  move   TB1C, #005000    ; Set compare value of Timer 1 TBC = 5000 
  move   TB1R, #011717    ; Set reload value of Timer 1 TBR = 11717            
  move	 TB1V, #0000H     ; Reset TBV=0x00
  move   TB1CN.2,#1       ; Start Timer B to generate PWM

圖4.

TBC > TBR：設(shè)置或清除相應(yīng)復(fù)位和設(shè)置模式的 TBB 引腳。切換模式已禁用。

TBC = TBR 或 TBC = 0：請(qǐng)參閱注釋1,2和3在實(shí)施例8之后。

TBC < TBR：PWM 的周期為 2 × TBR，占空比定義如下：

設(shè)置模式 = （TBR - 待定）/（2 × TBR）

復(fù)位模式 = 待定/（2 × TBR）

切換模式 = 待定/TBR（高啟動(dòng)）或（TBR - 待定）/TBR（低啟動(dòng)）4

示例7：生成一個(gè)32kHz波形，占空比為30%，從低電平開始（使用復(fù)位比較模式）。

定時(shí)器B的頻率：3MHz或系統(tǒng)時(shí)鐘/4。

使用DCEN = 1的RESET比較模式生成此波形。

使用以下公式計(jì)算PWM波形的頻率：

占空比 = 待定/（2 × TBR） = 30% => 待定 = 29

示例代碼：

move   TB0CN,#0910H     ; Configure Timer B clock in system
                          ; clock/4, in compare RESET mode, and 
                          ; DCEN = 1
  move   TB0C, #00029     ; Set compare value of Timer 0 TBC = 29 
  move   TB0R, #00049     ; Set reload value of Timer 0 TBR = 49            
  move	 TB0V, #0000H     ; Reset TBV = 0x00
  move   TB0CN.2,#1       ; Start Timer B to generate PWM

示例 8：生成 512Hz 波形，占空比為 40%，從高電平開始（使用切換模式）。

定時(shí)器B的頻率：這與12MHz系統(tǒng)時(shí)鐘相同

使用DCEN = 1的切換比較模式生成此波形。

使用以下公式計(jì)算PWM頻率為512Hz的TBR和TBC的值：

占空比 = 40% 或 TBC/TBR = 0.4 => TBC = 4687

示例代碼：

 move   TB1CN,#01000H    ; Configure Timer B clock in SET 
                          ; compare mode to start HIGH
  move   TB1CN,#1810H     ; Configure Timer B clock as same as
                          ; system clock in compare TOGGLE mode
                          ; and DCEN = 1
  move   TB1C, #004687    ; Set compare value of Timer 1 TBC = 4687 
  move   TB1R, #011718    ; Set reload value of Timer 1 TBR=11718            
  move   TB1V, #0000H     ; Reset TBV = 0x00
  move   TB1CN.2,#1       ; Start Timer B to generate PWM

筆記：

1當(dāng)輸出比較功能配置為 SET 模式時(shí)，配置 TBC = TBR 將禁用 TBC 比較匹配操作。當(dāng)TBC = TBR時(shí)，計(jì)時(shí)器不會(huì)設(shè)置。
2當(dāng)輸出比較功能配置為復(fù)位模式時(shí)，配置 TBC = 0 將禁用 TBC 比較復(fù)位操作。當(dāng) TBC = 0 時(shí)，計(jì)時(shí)器不會(huì)重置。
3當(dāng)輸出比較功能配置為切換模式時(shí)，配置 TBC = 0 或 TBC = TBR 將禁用切換功能。輸出PWM將為低電平或高電平，具體取決于TBB引腳的初始啟動(dòng)狀態(tài)。
4切換模式的初始狀態(tài)取決于之前的 SET 或 RESET 模式。這意味著當(dāng)從“比較禁用”更改為“比較切換模式”以建立特定的啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，TBCS：TBCR 位應(yīng)暫時(shí)配置為設(shè)置（啟動(dòng)高電平）或重置（啟動(dòng)低電平）。

例子

以上所有示例均在帶有定時(shí)器B的MAXQ微控制器上執(zhí)行。該器件有四個(gè)定時(shí)器 B，其中定時(shí)器 0 和 1 具有 TBC 寄存器，定時(shí)器 2 和 3 沒(méi)有。時(shí)鐘運(yùn)行在大約12Mhz。

附加說(shuō)明

當(dāng)處于DCEN = 1的比較模式下時(shí)，無(wú)論TBB引腳的當(dāng)前值如何，定時(shí)器始終計(jì)數(shù)。計(jì)時(shí)器之所以這樣工作，是因?yàn)橛?jì)數(shù)方向是在內(nèi)部控制的。

正常的計(jì)數(shù)范圍將在 0000h 到 TBR 之間進(jìn)行計(jì)數(shù)，從 TBR 到 0000h 進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。注意：與其他計(jì)時(shí)器一樣，此計(jì)數(shù)從TBR到0FFFFh和從0FFFFh到TBR不同。

三個(gè)源時(shí)鐘預(yù)分頻器位 （TBPS2：0） 將預(yù)標(biāo)度值設(shè)置為 2**（N × 2），其中 N = 0、1、2、3、4 和 5，應(yīng)用于定時(shí)器B 源時(shí)鐘。

結(jié)論

MAXQ微控制器中的定時(shí)器B可以提供不同的PWM波形，這取決于TBC和TBR寄存器的相對(duì)值以及DCEN位的狀態(tài)。定時(shí)器 B 將在有或沒(méi)有比較寄存器待定的情況下工作。表1和表2分別總結(jié)了不帶TBC比較寄存器和帶TBC比較寄存器的定時(shí)器B輸出功能。圖1至圖4顯示了每種特定配置下定時(shí)器B引腳TBB上的典型PWM波形。對(duì)于所有情況，用戶都可以使用定義的公式確定PWM周期和占空比。

審核編輯：郭婷