定時(shí)器實(shí)現(xiàn)LED燈周期性閃爍的研究與應(yīng)用

高 松，張 博

（北京政法職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系，北京 102628）

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是新一代信息技術(shù)的產(chǎn)物，物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）指的是物物相連的網(wǎng)絡(luò)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域中，經(jīng)常會(huì)用到通過定時(shí)一定的時(shí)間達(dá)到想要的效果。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，針對(duì)于ZigBee開發(fā)板，要達(dá)到準(zhǔn)確的定時(shí)，經(jīng)常使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)定時(shí)效果。本文以定時(shí)器1為例，詳細(xì)論述使用定時(shí)器三種工作模式實(shí)現(xiàn)LED燈周期性閃爍的思路和程序設(shè)計(jì)方法。

1 定時(shí)器介紹

1.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理

定時(shí)/計(jì)數(shù)器的主要功能就是定時(shí)和計(jì)數(shù)，其工作原理是通過對(duì)時(shí)鐘信號(hào)或外部輸入信號(hào)進(jìn)行加1的計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定值時(shí)便向CPU提出中斷處理請(qǐng)求，從而實(shí)現(xiàn)較為精準(zhǔn)的時(shí)間控制。在實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)的過程中，不需要CPU過多的參與，CPU可以去執(zhí)行其他程序，因而不僅可以準(zhǔn)確定時(shí)，還可以提高CPU的工作效率，因此，定時(shí)器被廣泛應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)中。

1.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的分類

CC2530單片機(jī)中共包含了5個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，分別是定時(shí)器1、定時(shí)器2、定時(shí)器3、定時(shí)器4和睡眠定時(shí)器。其中，定時(shí)器1是16位定時(shí)器，定時(shí)器3和4都是8位的定時(shí)器，三種定時(shí)器都具有“自由運(yùn)行”、“?！?、“正計(jì)數(shù)/倒計(jì)數(shù)”三種不同的工作模式。三種工作模式除了位數(shù)不同，需要配置的寄存器也有區(qū)別，特別是“?！蹦Ｊ剑枰獑为?dú)配置T1CCTL0寄存器用來開啟0通道的輸出比較模式。

2 定時(shí)器的三種工作模式

2.1 自由運(yùn)行模式

該模式下，計(jì)數(shù)器從0x0000開始，計(jì)數(shù)到0xFFFF時(shí)溢出，計(jì)數(shù)值為65535。如果晶振分頻后1秒鐘振動(dòng)的次數(shù)為125 kHz，那么計(jì)數(shù)器溢出一次的時(shí)間65535/125000，大約是0.5秒鐘。

2.2 模模式

計(jì)數(shù)器從0x0000開始，計(jì)數(shù)到T1CC0寄存器設(shè)定的值時(shí)溢出。T1CC0寄存器是由兩個(gè)8位寄存器來存儲(chǔ)一個(gè)16位的數(shù)值，這兩個(gè)8位寄存器分別是T1CC0H（用來存儲(chǔ)16位數(shù)值的高八位）、T1CC0L（用來存儲(chǔ)16位數(shù)值的低八位），需要匹配跟要求的定時(shí)時(shí)間相關(guān)的計(jì)數(shù)值并存入這兩個(gè)寄存器中。使用模模式時(shí)要特別注意，需要配置寄存器T1CCTL0 |= 0x04；用來開啟通道0的輸出比較模式，否則計(jì)數(shù)器的值達(dá)到T1CC0后，是不會(huì)產(chǎn)生溢出中斷的。

2.3 正計(jì)數(shù)/倒計(jì)數(shù)模式

計(jì)數(shù)器從0x0000開始，正計(jì)數(shù)到T1CC0寄存器的匹配值時(shí)溢出，再倒計(jì)時(shí)回到0x0000，接著又正計(jì)數(shù)到T1CC0寄存器的匹配值時(shí)溢出，重復(fù)此過程。

正計(jì)數(shù)/倒計(jì)數(shù)模式與模模式的區(qū)別在于模模式是從0開始計(jì)數(shù)到設(shè)置的匹配值時(shí)產(chǎn)生溢出，而正計(jì)數(shù)/倒計(jì)數(shù)模式是從設(shè)置的匹配值倒計(jì)數(shù)到0，再正計(jì)數(shù)到設(shè)置的匹配值時(shí)溢出。因此在匹配值相同的情況下，溢出一次的時(shí)間是模模式的兩倍。

3 實(shí)際應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目需求

如果系統(tǒng)時(shí)鐘采用16 MHzRC振蕩器，128分頻。利用定時(shí)器1的中斷控制方式，使用CC2530單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器的三種模式實(shí)現(xiàn)1秒定時(shí)，控制LEDA（P1_0）和LEDB（P1_1）進(jìn)行周期性閃爍，兩個(gè)LED燈的初始狀態(tài)均為熄滅。兩個(gè)燈的具體閃爍效果要求為：通電后1秒鐘，LEDA點(diǎn)亮，持續(xù)1秒，熄滅；LEDB點(diǎn)亮，持續(xù)2秒，熄滅。重復(fù)LEDA點(diǎn)亮，持續(xù)1秒，熄滅；LEDB點(diǎn)亮，持續(xù)2秒，熄滅，循環(huán)此過程。

3.2 項(xiàng)目分析

首先使用宏定義定義兩個(gè)LED燈和引腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系。即

#define LEDA P1_0

#define LEDB P1_1

針對(duì)項(xiàng)目要實(shí)現(xiàn)的功能，分析通電后1秒鐘，LEDA亮1秒鐘時(shí)間，LEDB亮2秒鐘時(shí)間。然后LEDA亮1秒鐘時(shí)間，LEDB亮2秒鐘時(shí)間。依此類推，兩個(gè)燈閃爍的周期為3秒鐘。即通電后第2秒、第5秒、第8秒……狀態(tài)一樣，LEDA點(diǎn)亮；第3秒、第6秒，第9秒……狀態(tài)一樣，LEDB點(diǎn)亮。

首先要解決的是1秒定時(shí)的問題。16 MHz分頻后的頻率為125 kHz，要定時(shí)1秒鐘的時(shí)間，如果使用自由運(yùn)行模式，溢出兩次才能定時(shí)約1秒。由于自由運(yùn)行模式是自動(dòng)從16進(jìn)制的最小值0000增加到16進(jìn)制的FFFF，因此計(jì)數(shù)次數(shù)是65535，該模式下不需要匹配計(jì)數(shù)值。

如果使用模模式，由于定時(shí)器1是16位定時(shí)器，匹配值最大不能超過65535。因此將125 kHz除以2，得到0.5秒的計(jì)數(shù)次數(shù)為62500次。將62500轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制的F424，并分別存入高8位寄存器T1CC0H、低8位寄存器T1CC0L。即

T1CC0H=0xF4；

T1CC0L=0x24；

注意：目前的兩個(gè)寄存器的匹配值對(duì)應(yīng)的時(shí)間是0.5秒。當(dāng)然也可以使用0.25秒或0.2秒的匹配值，原則上是只要能被1秒鐘整除就可以。

如果是定時(shí)0.2秒，那么125 kHz除以5，得到0.2秒的計(jì)數(shù)次數(shù)為25000次，將25000轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制的61A8，并分別存入T1CC0H、T1CC0L，即

T1CC0H=0x61；

T1CC0L=0xA8；

如果是定時(shí)0.25秒，那么125 kHz除以4，得到0.25秒的計(jì)數(shù)次數(shù)為31250次，將31250轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制的7A12，并分別存入T1CC0H、T1CC0L，即

T1CC0H=0x7A；

T1CC0L=0x12；

對(duì)于正計(jì)數(shù)/倒計(jì)數(shù)模式，在定時(shí)時(shí)間一樣的情況下，要在模模式的匹配值基礎(chǔ)上，除以2。那么需要將0.5秒對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值62500轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制的F424后，再除以2，得到7A12，分別存入T1CC0H、T1CC0L。即

T1CC0H=0x7A；

T1CC0L=0x12；

同理如果是0.2秒，那么F424除以5，得到0.2秒的匹配值30D4，將30D4分別存入T1CC0H、T1CC0L，即

T1CC0H=0x30；

T1CC0L=0XD4；

如果是0.25秒，那么F424除以4，得到0.25秒的匹配值3D09，將3D09分別存入T1CC0H、T1CC0L，即

T1CC0H=0x3D；

T1CC0L=0X09；

3.3 程序設(shè)計(jì)

在程序設(shè)計(jì)中，根據(jù)項(xiàng)目需求，兩個(gè)LED燈的變化均以1秒時(shí)間為基礎(chǔ)時(shí)間，而溢出一次的時(shí)間為0.5秒或0.2秒或0.25秒，均未達(dá)到1秒。因此需要定義一個(gè)跟溢出次數(shù)相關(guān)的變量num，初值為0。每溢出一次，num自增1，通過判斷num的值是否滿足一定條件來判斷是否到達(dá)1秒鐘。

當(dāng)匹配值為0.5秒計(jì)數(shù)值的中斷服務(wù)函數(shù)具體如下所示：

當(dāng)匹配值為0.25秒計(jì)數(shù)值的中斷服務(wù)函數(shù)具體如下所示：

T1STAT &= ～0x20； //對(duì)應(yīng)正計(jì)數(shù)/倒計(jì)數(shù)模式；如果是模模式，應(yīng)為0x01

通過上述對(duì)于三種工作模式，分別通過定時(shí)0.5秒、0.2秒、0.25秒三種情況的程序設(shè)計(jì)，均可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定時(shí)效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)中，使用定時(shí)器能實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)效果。三種工作模式中模模式和正計(jì)數(shù)/倒計(jì)數(shù)模式的溢出時(shí)間相差一倍，在計(jì)算匹配值時(shí)要精確計(jì)算，并正確的存入高八位寄存器和低八位寄存器。在使用溢出次數(shù)變量時(shí)，也要準(zhǔn)確的設(shè)置判斷溢出次數(shù)是否達(dá)到定時(shí)時(shí)間的條件，才可準(zhǔn)確定時(shí)。