S3C2440的PWM及定时器的使用

  s3c2440芯片中一共有5个16位的定时器，其中有4个定时器（定时器0~定时器3）具有脉宽调制功能,即他们都有个输出引脚，可以通过定时器来控制引脚周期性的高低电平变化，定时器4没有输出引脚。上次脱机运行PWM测试程序实验的时候就用到了这块，所以这次将PWM和定时器放在一起来学习。

       定时器部件的时钟源为PCLK，首先通过两个8位预分频器降低频率，定时器0和1共用第一个预分频器，2，3，4共用第二个预分频器。预分频器输出接入第二级分频器，可以生成5种分频信号(1/2，1/4，1/8，1/16，TCLK)，其中8位预分频器是可编程，根据装载值来分频PCLK，值储存在TCFG0和TCFG1中。

       定时器内部控制逻辑工作流程如下：

1.程序初始，先设置TCMPBn、TCNTBn这两个寄存器，分别表示定时器n的比较值和初始计数值。

       2.然后设置TCON寄存器启动定时器n，这时TCMPBn、TCNTBn值将被装入内部寄存器TCMPn、TCNTn。在定时器n的工作频率下，TCNTn开始减1计数，其值可以通过读取TCNTOn得知。

       3.当TCNTn值等于TCMPn值的时候，定时器n的输出管脚TOUTn反转；TCNTn继续减1计数。

       4.当TCNTn值为0，输出管脚TOUTn再次反转，并触发定时器n中断(中断使能)。

       5.当TCNTn值为0，如果在TCON寄存器中将定时器n设为自动加载，则TCMPBn、TCNTBn值将被自动装入内部寄存器TCMPn、TCNTn中，进入下一个计数流程。

       定时器n的输出管脚TOUTn初始状态为高电平，然后会两次反转，也可以通过TCON寄存器设定其初始电平，这样输出就完全反相了。通过设置TCMPBn、TCNTBn可以设置TOUTn输出信号的占空比，这样就是所谓的PWM。这里PWM的原理就不做介绍了。

       下面介绍定时器的几种重要寄存器，每一种我们都以定时器0为例。

1.      TCFG0寄存器

[7:0]，[15:8]各8位分别被用于控制预分频器0，1，值为0~255。经过预分频器出来的时钟频率为：PCLK/(prescaler+1)。

2.      TCFG1寄存器

经过预分频器得到的时钟将进入2次分频，这个寄存器就是设置2次分频系数的。这样定时器的工作频率为：PCLK/(prescaler+1)/(divider value)，其中prescaler=0~255，divider value=2，4，6，8。

3.      TCON寄存器

TCON寄存器位[3:0]、[11:8]、[15:12]、[19:16]、[22:20]分别用于定时器0~4，位[4]为死区使能位，[7:5]为保留位。除了定时器4没有输出反转位外，其他位功能相似，这里以定时器0为例加以说明。位[0]开启停止位：0停止定时器，1开始定时器。[1]手动更新位：0无用，1将TCNTBn/TCMPBn寄存器的值装入内部寄存器TCNTn\TCMPn中。[2]输出反转：0不反转，1反转。[3]自动加载：0不自动加载，1自动加载。

4.      TCNTBn/TCMPBn寄存器

5.      TCNTOn寄存器

下面就具体介绍如何实现PWM功能。

1、PWM是通过引脚TOUT0~TOUT3输出的，而这4个引脚是与GPB0~GPB3复用的，因此要实现PWM功能首先要把相应的引脚配置成TOUT输出。

2、再设置定时器的输出时钟频率，它是以PCLK为基准，再除以用寄存器TCFG0配置的prescaler参数，和用寄存器TCFG1配置的divider参数。

3、然后设置脉冲的具体宽度，它的基本原理是通过寄存器TCNTBn来对寄存器TCNTn（内部寄存器）进行配置计数，TCNTn是递减的，如果减到零，则它又会重新装载TCNTBn里的数，重新开始计数，而寄存器TCMPBn作为比较寄存器与计数值进行比较，当TCNTn等于TCMPBn时，TOUTn输出的电平会翻转，而当TCNTn减为零时，电平会又翻转过来，就这样周而复始。因此这一步的关键是设置寄存器TCNTBn和TCMPBn，前者可以确定一个计数周期的时间长度，而后者可以确定方波的占空比。由于s3c2440的定时器具有双缓存，因此可以在定时器运行的状态下，改变这两个寄存器的值，它会在下个周期开始有效。

4、最后就是对PWM的控制，它是通过寄存器TCON来实现的，当不想计数了，可以使自动重载无效，这样在TCNTn减为零后，不会有新的数加载给它，那么TOUTn输出会始终保持一个电平（输出反转位为0时，是高电平输出；输出反转位为1时，是低电平输出），这样就没有PWM功能了，因此这一位可以用于停止PWM。

       总的来说PWM功能其实就是对2440定时器的应用。

       下面我们来分析上次脱机运行PWM测试程序中没有分析的Buzzer_Freq_Set函数。函数如下：

       void Buzzer_Freq_Set( U32 freq )

{

       rGPBCON &= ~3;                  

       rGPBCON |= 2;

       rTCFG0 &= ~0xff;

       rTCFG0 |= 15;                  

       rTCFG1 &= ~0xf;

       rTCFG1 |= 2;                    

       rTCNTB0 = (PCLK>>7)/freq;

       rTCMPB0 = rTCNTB0>>1;   

       rTCON &= ~0x1f;

       rTCON |= 0xb;                 

       rTCON &= ~2;                

}

首先rGPBCON &= ~3;其他位不变，只是把最低2位清0。

rGPBCON |= 2;最低2位赋值为10。

这两句话的作用是让GPBCON寄存器最低两位为10，即配置GPB0为复用功能TOUT0作为PWM输出。

rTCFG0 &= ~0xff; TCFG0寄存器低8位清0，即使用定时器0。

rTCFG0 |= 15;赋值给TCFG0寄存器低8位，prescaler = 15。

rTCFG1 &= ~0xf; TCFG1只是最低4位清0，使用定时器0。

rTCFG1 |= 2;定时器0二次分频divider value=8。

rTCNTB0 = (PCLK>>7)/freq;这里是配置计时器的计数缓冲寄存器，让PCLK/2^7/freq得到完成一个PWM周期需要计数值。因为通过前面的设置，我们知道定时器的工作频率=PCLK/(15+1)/8=PCLK/(2^7)，即PCLK>>7，所以定时器工作频率/PWM freq(PWM周期/定时器计一次数的周期)=计数值。

rTCMPB0 = rTCNTB0>>1; 这里是配置计时器的比较缓冲寄存器，让比较值为初始值的一半，即设定了PWM的占空比为50%。

rTCON &= ~0x1f; 和rTCON |= 0xb;这两句同上，给TCON最低5位赋值，开启定时器，第一次使用定时器手动更新以便装入TCNTB0和TCMP0的值，关闭反相器，自动加载，disable 死区。

rTCON &= ~2;   清0手动更新位。

这就完成了PWM的设置。

当我们完成试验退出时用到Buzzer_Stop函数，我们来看这个函数：

void Buzzer_Stop( void )

{

       rGPBCON &= ~3;

       rGPBCON |= 1;

       rGPBDAT &= ~1;

}

rGPBCON &= ~3;和rGPBCON |= 1;这两句上面已经分析过，是配置GPBCON的，不同是这次让GPBCON最低两位为01，即作为输出功能，不再作为PWM的TOUT了。

rGPBDAT &= ~1;即GPB0输出0，蜂鸣器不发声。

至此PWM蜂鸣器发声实验就分析完了。后面使用蜂鸣器唱歌等实验原理相似，只不过调整声音频率和对于声音频率的延时时长的控制，后面不做分析了。