【nRF52832】学习笔记 --> TIMER-Timer/Counter (定时器/计数器)

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环境介绍

操作系统: Window10 企业版
IDE开发环境: ARM_MDK5 (Keil5)
SDK版本: SDK_17.0.0
硬件开发板: 官方开发板 PCA10040

TIMER-Timer/Counter (定时器/计数器)

1. 概述介绍

定时器有两种模式：定时器 和 计数器。定时器和计数器内部结构框图如下：

不管使用什么 MCU 处理器，都必定含有定时器和计数器，针对Nordic芯片，nRF52xx系列的Timer定时器页十分强大，其内部含有5个定时器，Timer0、Timer1、Timer2、Timer3、Timer4。如果使用蓝牙的话，Timer0是被 BLE 占有的，所以只能使用后边4个定时器，Timer1、Timer2、Timer3、Timer4。

2. Timer / Counter 原理分析

2.1 Timer / Counter 定时器和计数器的区别

定时器和计数器实际都是通过计数器来计数。
定时器是对周期不变的脉冲计数 (一般来自系统时钟)，由计数的个数和脉冲的周期即可计算出时间。同时，通过一个给定的预期值 (即比较值)，当计数值达到预期值时产生中断，这实现了定时，应用程序通过设置不同的预期值实现不同时间的定时。
计数器时对某一事件进行计数，此事件没发生一次，计数值加/减1，事件的产生可能时没有规律的，计数器的用途是对事件发生的次数进行计数，由计数值来反映事件产生的次数。

2.2 Timer 时钟源

Timer时钟源主要来源是 PCLK1M 或 PCLK16M，系统会自动根据Timer时钟设置的频率 f 自动选择使用哪一种时钟源，时钟源的设置是无需软件操作的，当我们设置好Timer时钟频率后，系统会根据时钟频率自动选择时钟源。

f _{TIMER = 16MHz / 2^PRESCALER}
f _{TIMER > 1MHz}，定时器使用 PCLK16M 作为时钟源。
f _{TIMER <= 1MHz}，定时器使用 PCLK1M 代替 PCLK16M，降低功耗。

2.3 Timer 时钟频率

Timer 的时钟频率 f _{TIMER 计算公式: f _{TIMER = 16MHz / 2^PRESCALER}，无论时钟源使用的是 PCLK1M 或 PCLK16M ，时钟频率计算都以 16MHz 为基准。}

分频系数	时钟频率	系统时钟源
0	16MHz	PCLK16M
1	8MHz	PCLK16M
2	4MHz	PCLK16M
3	2MHz	PCLK16M
4	1MHz	PCLK1M
5	500KHz	PCLK1M
6	250KHz	PCLK1M
7	125KHz	PCLK1M
8	62.5KHz	PCLK1M
9	31.25KHz	PCLK1M

2.4 Timer 位宽

nRF52832 5个定时器最大位宽都是 32 Bit， BITMODE 寄存器可以设置定时器的位宽。

Bit Width ID	Bit Width Select	Description
16Bit	0	16 bit timer bit width
8Bit	1	8 bit timer bit width
24Bit	2	24 bit timer bit width
32Bit	3	32 bit timer bit width

定时器频率和定时器位宽建议设置 16MHz 和 32Bit (本人比较懒不想去算了)，也可以根据自己的定时时间及频率来选择合适的值。

2.5 Timer 捕获

Timer 中的每一个CC[n]寄存器都对应一个捕获任务 TASKS_CAPTURE，每次出发任务寄存器 CAPTURE[n]，捕获值会被存储到对应的CC[n]寄存器。

2.6 Timer 溢出和清零

Timer 计数寄存器的值增加到最大值时，计数寄存器溢出，计数寄存器的数值会清零并自动从零开始计数。出发任务寄存器 CLEAR，计数寄存器的值也会被清零。

2.7 Timer 比较

Timer 中每一个CC[n]寄存器都对应一个比较事件 COMPARE，计数值增加到和CC[n]寄存器设置的数值一样时，会产生比较事件 COMPARE[n]。

2.8 Timer 任务延迟和任务优先级

任务延迟：Timer 启动后，CLEAR 任务、COUNT任务、STOP任务会在PCLK16M 的一个时钟周期内生效。
任务优先级：START 任务和 STOP 任务在同一个时钟周期内同时触发时，STOP 任务优先执行。

3. Timer/Counter (定时器/计数器) 代码实现

3.1 Timer.c 配置

/*
 * timer.c
 *
 *   Created on: 2020-7-17
 *       Author: wuliZhao_ch
 *  Description: library function versions implement timers
 */

#include "timer.h"

#define TIMER0      0

#define TIMER_MS
//#define TIMER_US

const nrf_drv_timer_t TIMER_TASK = NRF_DRV_TIMER_INSTANCE(0);            /* Create Timer0 Instance */



/**
 * @brief Handler for timer events.
 */
void timer_task_event_handler(nrf_timer_event_t event_type, void* p_context)
{
    switch (event_type)
    {
        case NRF_TIMER_EVENT_COMPARE0:          /* CC[0] Compare event match */
            LED_Toggle(LED2);
            break;
//        case NRF_TIMER_EVENT_COMPARE1:          /* CC[1] Compare event match */
//            break;
//        case NRF_TIMER_EVENT_COMPARE2:          /* CC[2] Compare event match */
//            break;
//        case NRF_TIMER_EVENT_COMPARE3:          /* CC[3] Compare event match */
//            break;
//        case NRF_TIMER_EVENT_COMPARE4:          /* CC[4] Compare event match */
//            break;
//        case NRF_TIMER_EVENT_COMPARE5:          /* CC[5] Compare event match */
//            break;

        default:
            // Do nothing.
            break;
    }
}


/**
 * @brief  HardWare Timer Initialization.
 * @param  Times : timing time
 */
void hardWare_timer_init(uint32_t times)
{
    uint32_t time_ticks;
    uint32_t err_code = NRF_SUCCESS;

#if defined (TIMER_MS)

    nrf_drv_timer_config_t timer_cfg = NRF_DRV_TIMER_DEFAULT_CONFIG;

    err_code = nrf_drv_timer_init(&TIMER_TASK, &timer_cfg, timer_task_event_handler);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    time_ticks = nrf_drv_timer_ms_to_ticks(&TIMER_TASK, times);

    nrf_drv_timer_extended_compare(&TIMER_TASK, NRF_TIMER_CC_CHANNEL0, time_ticks, NRF_TIMER_SHORT_COMPARE0_CLEAR_MASK, true);

    nrf_drv_timer_enable(&TIMER_TASK);
#endif

#if defined (TIMER_US)

    nrf_drv_timer_config_t timer_cfg = NRF_DRV_TIMER_DEFAULT_CONFIG;

    err_code = nrf_drv_timer_init(&TIMER_TASK, &timer_cfg, timer_task_event_handler);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    time_ticks = nrf_drv_timer_us_to_ticks(&TIMER_TASK, Times);

    nrf_drv_timer_extended_compare(&TIMER_TASK, NRF_TIMER_CC_CHANNEL0, time_ticks, NRF_TIMER_SHORT_COMPARE0_CLEAR_MASK, true);

    nrf_drv_timer_enable(&TIMER_TASK);

#endif
}

3.2 Timer.h 配置

/*
 * timer.h
 *
 *   Created on: 2020-7-17
 *       Author: wuliZhao_ch
 *  Description: library function versions implement timers
 */

#ifndef TIMER_H__
#define TIMER_H__

#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>
#include "nrf_drv_timer.h"
#include "app_error.h"
#include "nrf_gpio.h"

#include "led.h"

void timer_task_event_handler(nrf_timer_event_t event_type, void* p_context);
void hardWare_timer_init(uint32_t times);




#endif /* TIMER_H__ */

3.3 Main.c 配置

/**
 * @brief Function for application main entry.
 */
int main(void)
{

    nrf_drv_clock_hfclk_request(NULL);
    if(nrf_drv_clock_hfclk_is_running())
    {
        NRF_LOG_INFO("hfclk_clock_init_succeed!!!\r\n");
    }

    LED_Init();                      /* Initialize LED */
    hardWare_timer_init(1000);       /* HardWare Timer Initialization */


    while (true)
    {
        
    }
}
/** @} */