定時器的擴展應用

如果需要實現反復定時的話，就需要在定時器上面添加一個用于保存初始值的寄存器（重裝寄存器），在發(fā)生溢出中斷之后，由用戶程序把重裝寄存器的內容復制到定時器，再去啟動下一輪的倒計時。

但實際應用中，一個單片機只有一個定時器是不夠的，MCU微控制器往往會允許多個定時器互聯（如STM32系列，有定時器級聯輸出），甚至用定時器實現基礎功能（如STC系列，用定時器給串口模塊做時基）。

常見的擴展結構

相比于基礎型定時器，其他類型的定時器還具有用于對照的影子寄存器，以STM32為例子，影子寄存器由硬件端口控制，可用于捕獲時間戳或比較是否抵達目標時間；一些定時器為了滿足工業(yè)設計，還集成了諸如“死區(qū)控制器”（連接電機H橋）或者“編碼器接口”（比如“電子手脈”、“數字電位器”）等邏輯器件。

級聯定時器

把上一級定時器在溢出后的電平變化，連接到下一級定時器的時鐘信號，就構成了級聯定時器。前置分頻器就是一個典型的級聯定時器。

特殊功能定時器

看門狗定時器（up主之前發(fā)過的）的溢出信號直接連接單片機的復位引腳。

系統(tǒng)心跳定時器（SysTick）連接到IP核的專用中斷位。

定時器前面的分頻器是級聯定時器。

相比于普通定時器，計數器是將用戶提供的脈沖當做定時器的時基輸入。

秒表上的“啟動/暫?！卑粹o是在輸入到定時器的時鐘線上面加了個開關。

可以雙向計數的定時器內部結構不是單一組D觸發(fā)器，而是共享同一內存的加法器和減法器集合（比如74LS190），這個視頻展示的是加法器。

定時器與PWM（脈沖調寬）

脈沖調寬是一種常見的控制協(xié)議，通過比較高頻數字信號的占空比得出信號指示的比率，替代模擬電壓變化追蹤實現大小控制。

在把輸出端口拉高電平之后啟動定時器，由主定時器決定什么時候重新計時，再由影子寄存器決定什么時候拉低端口電平，調整上升沿與下降沿之間的間隔，就實現了調整脈沖的高電平寬度。

定時器與編碼器接口

為了如實反映電動機的轉軸位置，人們會在電機轉軸上添加能準確反饋位置的傳感器，為了實現抗干擾設計，就采用了數字編碼器。這份筆記重點講“增量編碼器”。

絕對值編碼器雖然也能反映轉軸位置，但無法在短時間反映經過了多少周。舉個例子，你轉了360°看起來回到了原點，轉了1080°在絕對值編碼器看來也是回到了原點，怎么反映到底轉了多少周，往哪里轉，就需要增量編碼器。編碼器的高速脈沖信號同樣應用于PLC對步進電機、伺服電機的控制身上。

對增量編碼器信號的捕獲就需要兩個步驟，一是把編碼器當時基，一是根據編碼器信號決定計數方向。單脈沖編碼器的實現原理很簡單，一個端口接定時器控制計數，一個端口改變定時器計數方向即可。難的是正交編碼器，它由兩個相位角相差90°的脈沖信號組成，常規(guī)邏輯難以解析方向，但正交編碼器的優(yōu)點是信號毛刺不會引致錯誤計數，這種毛刺嘗嘗發(fā)生在編碼器原地不動但是端口連接線松動的場合。

怎么用邏輯電路手搓一套正交編碼器的解碼器？

正交編碼器的信號轉化為時基的邏輯電路很簡單，AB兩個接口連接到異或門，輸出信號就是時基。

如何識別正交編碼器的方向才是難點。當A口在高電平時，B口的電平決定正序計數方向（1=↑，0=↓），B口在高電平時，A口的電平決定逆序計數方向（1=↓，0=↑），由于需要同時統(tǒng)計2個端口的脈沖和方向，因此就需要鑒相電路，一般由獨立或門、與門和D型觸發(fā)器構成，最好的辦法就是將其中一個端口進行移相，再由同或門檢查計數方向是否為正。