CN102890445B - 一种多功能定时器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多功能定时器，包括脉冲计数器、输入脉宽计数器、输出脉宽计数器、全局控制寄存器、脉冲数计数寄存器、定时周期寄存器、脉宽计数寄存器、输出脉宽寄存器、脉冲检测宽度、比较器一、比较器二和脉冲收发器；脉冲计数器和输出脉宽计数器为减一计数器，输入脉宽计数器为加一计数器；脉冲收发器有脉冲和时钟两种输出方式；脉冲检测宽度由全局控制寄存器提供。本发明在增加较小资源代价下，除了可实现内部时钟定时/分频、外部时钟定时/分频、通用I/O外，还可实现脉宽检测、脉冲整形功能。同时，通过增加广播寄存器，还可实现定时器广播功能。这种定时器结构，能够有效解决了现有定时器功能较为单一、结构局限性问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种定时器。
背景技术
定时器是处理器中一种应用广泛、灵活的模块，用于实现不同的时间相关的功能控制模块，通常包括一个或多个不同的定时器，如看门狗定时器、基本定时器等，这些定时器能够彼此独立地运行。可用在脉冲发生器、时钟发生器、事件计数器、时间测量单元等场合。
通常，定时器由一个计数器、一个比较器、一个脉冲发生器组成，通常包括三个寄存器：定时周期寄存器、定时寄存器、定时控制寄存器。如DSP处理器。定时器定时周期寄存器用来确定定时器信号频率；定时寄存器进行数据的自减操作；定时控制寄存器包含了定时器的控制位和状态位，用来确定定时器的工作模式、监控定时器的状态，控制定时器的I/O管脚等。当定时器启动时，定时周期寄存器的值装入定时寄存器，然后在定时寄存器中开始减计数。当计数器减到零时触发定时器事件来完成相应的操作。同时，将定时周期寄存器中的值装入定时寄存器，开始下一轮的减计数，直至定时周期寄存器设置为零时为止。
目前，在涉及到与定时器相关的专利中，定时器多用于实现基本的定时功能，如定时、计数等，功能较为单一。在涉及到定时器相关文献中，定时器多用于处理器中，如TMS3二0C3X系列处理器，可实现内/外部时钟定时/分频、通用I/O等功能，但其功能还是显得不足，如在一些处理器中，需要实现对脉冲/时钟的检测或脉冲宽度的识别或整形输出，或者需要实现多个定时器具有确定的相位关系的输出，即定时器广播功能时，原有定时器结构显然不能满足这些要求，具有自身结构的局限性。
发明内容
为了克服现有技术功能较为单一、结构局限性的不足，本发明提供一种多功能定时器，在增加较小资源的代价下实现多种功能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多功能定时器，包括脉冲计数器、输入脉宽计数器、输出脉宽计数器、全局控制寄存器、脉冲数计数寄存器、定时周期寄存器、脉宽计数寄存器、输出脉宽寄存器、脉冲检测宽度、比较器一、比较器二和脉冲收发器；脉冲计数器和输出脉宽计数器为减一计数器，输入脉宽计数器为加一计数器；脉冲收发器有脉冲和时钟两种输出方式；脉冲检测宽度由全局控制寄存器提供；
定时器所需的时钟通过外部时钟或内部时钟输入控制定时器；定时器根据要实现的功能对全局控制寄存器、脉冲计数寄存器、脉宽计数寄存器、定时周期寄存器、脉冲检测宽度、输出脉宽寄存器和脉冲检测宽度进行初始值设置；脉冲数计数寄存器的值赋给脉冲计数器做减一计数，并进入比较器一；在比较器一中，当脉冲计数器减到零时，定时周期寄存器中的值赋给脉冲计数器做减一计数，当减到零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；脉宽计数寄存器的值赋给输入脉宽计数器做加一计数，并进入比较器二；在比较器二中，当输入脉宽计数器的值和脉冲检测宽度的值相等时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲翻转一次后输出；输出脉宽寄存器的值赋给输出脉宽计数器做减一计数，当减到零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出。
所述的定时器除了可实现内部时钟定时/分频、外部时钟定时/分频外，还可实现脉宽检测、脉冲整形功能。输入脉宽计数器根据脉宽计数寄存器中的值做加一操作，并进入比较器二；在比较器二中，当输入脉宽计数器中的值和脉冲检测宽度的值相等时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；同时，输出脉宽计数器根据输出脉宽寄存器中的值进行减一计数，当计数值减为零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；同时，输入脉宽计数器置零并做加一计数，当输入脉宽计数器中的值和脉冲检测宽度的值相等时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；同时，输出脉宽寄存器中的值置给输出脉宽计数器做减一计数，当减为零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；依此重复执行。
所述的定时器通过增加全局广播控制寄存器，可实现定时器广播功能。根据要实现的广播功能，对全局广播控制寄存器和定时器的全局控制寄存器、脉冲计数寄存器、脉宽计数寄存器、定时周期寄存器、脉冲检测宽度、输出脉宽寄存器和脉冲检测宽度进行初始值设置；当初始值设置好后，由全局广播控制寄存器中的定时器使能信号开始启动定时器工作。
本发明的有益效果是：本发明相比现有的定时器增加了两个寄存器、两个计数器和一个比较器，在增加较小资源代价下，除了可实现内部时钟定时/分频、外部时钟定时/分频、通用I/O外，还可实现脉宽检测、脉冲整形功能。同时，通过增加广播寄存器，还可实现定时器广播功能。这种定时器结构，能够有效解决了现有定时器功能较为单一、结构局限性问题。
附图说明
图1：本发明定时器实施例结构图；
图2：定时器广播结构图。
具体实施方式
一种多功能定时器，包括脉冲计数器、输入脉宽计数器、输出脉宽计数器、全局控制寄存器、脉冲数计数寄存器、定时周期寄存器、脉宽计数寄存器、输出脉宽寄存器、脉冲检测宽度、比较器一、比较器二和脉冲收发器；脉冲计数器和输出脉宽计数器为减一计数器，输入脉宽计数器为加一计数器；脉冲收发器有脉冲和时钟两种输出方式；脉冲检测宽度由全局控制寄存器提供。
1.定时器所需的时钟通过外部时钟或内部时钟输入控制定时器；定时器根据要实现的功能对全局控制寄存器、脉冲计数寄存器、脉宽计数寄存器、定时周期寄存器、脉冲检测宽度、输出脉宽寄存器和脉冲检测宽度进行初始值设置；脉冲数计数寄存器的值赋给脉冲计数器做减一计数，并进入比较器一；在比较器一中，当脉冲计数器减到零时，定时周期寄存器中的值赋给脉冲计数器做减一计数，当减到零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；脉宽计数寄存器的值赋给输入脉宽计数器做加一计数，并进入比较器二；在比较器二中，当输入脉宽计数器的值和脉冲检测宽度的值相等时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲翻转一次后输出；输出脉宽寄存器的值赋给输出脉宽计数器做减一计数，当减到零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出。
2.所述的定时器除了可实现内部时钟定时/分频、外部时钟定时/分频外，还可实现脉宽检测、脉冲整形功能。输入脉宽计数器根据脉宽计数寄存器中的值做加一操作，并进入比较器二；在比较器二中，当输入脉宽计数器中的值和脉冲检测宽度的值相等时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；同时，输出脉宽计数器根据输出脉宽寄存器中的值进行减一计数，当计数值减为零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；同时，输入脉宽计数器置零并做加一计数，当输入脉宽计数器中的值和脉冲检测宽度的值相等时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；同时，输出脉宽寄存器中的值置给输出脉宽计数器做减一计数，当减为零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；依此重复执行；
3.所述的定时器结构通过增加全局广播控制寄存器，可实现定时器广播功能。根据要实现的广播功能，对全局广播控制寄存器和定时器的全局控制寄存器、脉冲计数寄存器、脉宽计数寄存器、定时周期寄存器、脉冲检测宽度、输出脉宽寄存器和脉冲检测宽度进行初始值设置；当初始值设置好后，由全局广播控制寄存器中的定时器使能信号开始启动定时器工作，工作流程如上文1、2所述。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参见图1，一种多功能定时器结构包括脉冲计数器、输入脉宽计数器、输出脉宽计数器、全局控制寄存器、脉冲数计数寄存器、定时周期寄存器、脉宽计数寄存器、输出脉宽寄存器、脉冲检测宽度、比较器1、比较器2和脉冲收发器。
定时器内部联接关系为：全局控制寄存器控制定时器的启动、脉冲输入、脉冲收发器输出等。脉冲数计数寄存器联接脉冲计数器；比较器1联接脉冲计数器和定时周期寄存器；脉宽计数器寄存器联接输入脉宽计数器；比较器2联接输入脉宽计数器和脉冲检测宽度；输出脉宽寄存器联接输出脉宽计数器；脉冲收发器联接输出、比较1、比较器2和输出脉宽计数器。
参见图1，本发明提出的定时器结构中寄存器的功能如下：
全局控制寄存器为32位寄存器，用来设置定时器工作模式、工作时钟源、I/O管脚功能、监控定时器实时工作状态、脉冲监测宽度等。其功能如表1所示。
表1 全局控制寄存器功能
脉冲数计数寄存器为32位寄存器，在全局控制寄存器内W_nPN位为低时，定时器启动减一脉冲计数器，对符合要求的输入时钟脉冲数进行计数。
定时周期寄存器为32位寄存器，用来确定定时器的信号频率。当减一脉冲计数器的值达到零，脉冲计数器自动加载定时周期寄存器后重新计数。在实现时钟分频时，定时周期寄存器值决定输出分频的时钟频率，分频系数为2×(定时周期寄存器+1)，得到输出分频的时钟频率为：f＝f内部/外部时钟/(2×(定时周期寄存器+1))。
脉宽计数寄存器为32位寄存器，在全局控制寄存器内W_nPN位为高时，定时器启动加一输入脉宽计数器，对输入脉冲进行脉宽检测；
输出脉宽寄存器为32位寄存器，用来控制脉冲收发器输出的有效宽度。当全局控制寄存器＝X“00000000”（以X开头均表示十六进制，下同）时，输出一个工作时钟周期宽度脉冲；当TIntWidReg最高位为1时，不输出脉冲；其它情况下，输出脉冲宽度为（TIntWidReg+1）×内部时钟周期。
参见图1，详细说明本发明所述定时器实现脉宽检测、脉冲整形的流程。根据要实现脉宽检测、脉冲整形的功能，对全局控制寄存器、脉冲计数寄存器、脉宽计数寄存器、定时周期寄存器、脉冲检测宽度、输出脉宽寄存器和脉冲检测宽度进行初始值设置；输入脉宽计数器根据脉宽计数寄存器中的值做加一计数，并进入比较器2；在比较器2中，当输入脉宽计数器中的值和脉冲检测宽度的值相等时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；同时，输出脉宽计数器根据输出脉宽寄存器中的值进行减一计数，当减为零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；同时，输入脉宽计数器置零并做加一计数，当输入脉宽计数器中的值和脉冲检测宽度的值相等时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；同时，输出脉宽寄存器中的值置给输出脉宽计数器做减一计数，当减为零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；依此重复执行，可实现脉宽检测、脉冲整形功能。
参见图1和图2，详细说明本发明所述定时器实现定时器广播功能的流程。全局广播控制寄存器为32位寄存器，用来设置全局广播时的控制范围、启动或停止控制范围内的定时器工作。其功能如表2所示。
表2 全局广播控制寄存器功能
根据要实现的广播功能，对全局广播控制寄存器和定时器的全局控制寄存器、脉冲计数寄存器、脉宽计数寄存器、定时周期寄存器、脉冲检测宽度、输出脉宽寄存器和脉冲检测宽度进行初始值设置；当初始值设置好后，由全局广播控制寄存器中的定时器全局广播使能信号启动定时器开始工作，当实现定时器定时/分频功能时，其工作流程和现有定时器实现定时/分频流程相同；当实现定时器脉宽检测和脉宽整形时，其工作流程如具体实施方式中实现脉宽检测和脉宽整形流程相同。
Claims (3)
1.一种多功能定时器，包括脉冲计数器、输入脉宽计数器、输出脉宽计数器、全局控制寄存器、脉冲数计数寄存器、定时周期寄存器、脉宽计数寄存器、输出脉宽寄存器、比较器一、比较器二和脉冲收发器，其特征在于：脉冲计数器和输出脉宽计数器为减一计数器，输入脉宽计数器为加一计数器；脉冲收发器有脉冲和时钟两种输出方式；脉冲检测宽度由全局控制寄存器提供；定时器所需的时钟通过外部时钟或内部时钟输入控制定时器；定时器根据要实现的功能对全局控制寄存器、脉冲数计数寄存器、脉宽计数寄存器、定时周期寄存器、脉冲检测宽度、输出脉宽寄存器进行初始值设置；脉冲数计数寄存器的值赋给脉冲计数器做减一计数，并进入比较器一；在比较器一中，当脉冲计数器减到零时，定时周期寄存器中的值赋给脉冲计数器做减一计数，当减到零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；脉宽计数寄存器的值赋给输入脉宽计数器做加一计数，并进入比较器二；在比较器二中，当输入脉宽计数器的值和脉冲检测宽度的值相等时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲翻转一次后输出；输出脉宽寄存器的值赋给输出脉宽计数器做减一计数，当减到零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出。
2.根据权利要求1所述的多功能定时器，其特征在于：所述的输入脉宽计数器根据脉宽计数寄存器中的值做加一操作，并进入比较器二；在比较器二中，当输入脉宽计数器中的值和脉冲检测宽度的值相等时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；同时，输出脉宽计数器根据输出脉宽寄存器中的值进行减一计数，当计数值减为零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；同时，输入脉宽计数器置零并做加一计数，当输入脉宽计数器中的值和脉冲检测宽度的值相等时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；同时，输出脉宽寄存器中的值置给输出脉宽计数器做减一计数，当减为零时，进入脉冲收发器；脉冲收发器中的脉冲做一次翻转并输出；依此重复执行。
3.根据权利要求1所述的多功能定时器，其特征在于：所述的定时器通过增加全局广播控制寄存器，可实现定时器广播功能，根据要实现的广播功能，对全局广播控制寄存器和定时器的全局控制寄存器、脉冲数计数寄存器、脉宽计数寄存器、定时周期寄存器、脉冲检测宽度、输出脉宽寄存器进行初始值设置；当初始值设置好后，由全局广播控制寄存器中的定时器使能信号开始启动定时器工作。
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