MSPM0L1306 从零到入门：第七章 通用定时器(GPTIM) —— 成为时间的主宰

第七章 通用定时器(GPTIM) ------ 成为时间的主宰

我们已经掌握了SysTick这个简单可靠的"节拍器"，但它功能单一，且整个系统中只有一个。当我们需要多个独立的定时任务，或者需要实现更复杂的时序控制（如生成PWM波）时，就需要请出单片机中的"瑞士军刀"------通用定时器(General-Purpose Timer, GPTIM)。

1. 揭开定时器的神秘面纱：水龙头与水桶的故事

要理解定时器的工作原理，我们可以把它想象成一个自动化的"滴水计时"装置：

1. 时钟源 (Clock Source) ：这是总水源，比如市政自来水管道。在MSPM0中，它可以是BUSCLK (总线时钟, 通常为32MHz)、MFCLK (中频时钟) 或 LFCLK (低频时钟)。

2. 主时钟分频器 (Clock Divider)：这是管道上的第一个总阀门，可以对水流进行粗略的"减速"。例如，设置为8分频，就意味着水流速度降为原来的1/8。

3. 预分频器 (Prescaler) ：这是第二个更精密的阀门。它是一个8位的计数器，可以设置一个0到255的值（我们称之为 PSC）。它的工作方式是："每流过 (PSC + 1) 滴水，我才向下游放出1滴水。" 这就实现了对水流的精细控制。

4. 计数器时钟 (Counter Clock) ：经过两级阀门"减速"后的最终水流速度。它的频率计算公式为：
   计数器时钟频率 = 时钟源频率 / (主时钟分频比 * (预分频值 + 1))

5. 计数器 (Counter) & 自动重装载值 (Load Value) ：这就是我们的水桶。它有一个固定的容量，这个容量就是"自动重装载值"（我们称之为 ARR）。水滴（计数器时钟脉冲）一滴一滴地落入桶中，桶里的水量（计数器值）不断增加（向上计数模式）。

6. 更新事件/中断 (Update Event/Interrupt) ：当水桶被滴满（计数器值达到ARR）时，它会瞬间"哗啦"一下自动倒空，然后从第一滴水开始重新装水。在倒空的那一刻，它会"Duang"地响一声------这就是更新事件 ，如果开启了中断，就会触发一次定时器中断。

(文字流程图): [时钟源] -> [主分频] -> [预分频器] -> (计数器时钟) -> [计数器水桶] -> (水满溢出) -> [中断信号]

结合您的代码进行计算验证：

• 时钟源：BUSCLK = 4MHz (注意，您注释写的是4MHz，一般为32MHz，我们以4MHz为例)
• 主分频：8
• 预分频值：99
• 计数器时钟频率 = 4,000,000 Hz / (8 * (99 + 1)) = 4,000,000 / 800 = 5,000 Hz
  (如果BUSCLK为32MHz，则频率为 40,000 Hz，与您代码注释一致)
• 重载值：39999
• 中断周期 = (重载值 + 1) / 计数器时钟频率 = (39999 + 1) / 40000 Hz = 40000 / 40000 = 1 秒

结论：这套配置完美地实现了一个1秒触发一次的中断！

2. 软件设计：让SysConfig为你计算一切

手动计算这些参数不仅繁琐，而且容易出错。幸运的是，SysConfig可以帮我们自动完成这一切，我们只需要告诉它我们想要的结果。

1. 打开项目的.syscfg文件，添加 TIMER 模块，选择一个可用的通用定时器实例，例如TIMG0。

2. 配置时钟 (Clock Configuration)：

• Clock Source : 选择 BUSCLK。SysConfig会自动显示出BUSCLK的当前频率（例如 32MHz）。
• 【关键】Desired Timer Clock Freq (Hz) : 不要手动去算Prescaler！ 直接在这里输入你想要的"水流速度"，例如 40000 Hz。SysConfig会自动为你计算出最佳的 Clock Divider 和 Prescaler 组合。这极大地简化了配置过程。

3. 配置定时器 (Timer Configuration)：

• Timer Mode : PERIODIC (周期模式)。
• 【关键】Period Count : 直接在这里输入你想要的定时周期，例如 1000，然后在旁边的单位下拉框中选择 ms (毫秒)。SysConfig会根据上一步的计数器时钟频率，自动为你计算出Load Value（即 39999）。

4. 配置中断 (Interrupt Configuration)：

• 勾选 Enable Interrupt。
• 在下方的 Interrupts 列表中，勾选 Zero Event。
• 在NVIC配置中，确保TIMG0的中断已使能。

5. 保存 。SysConfig 会自动生成您在草稿中展示的 gTIMER_0ClockConfig、gTIMER_0TimerConfig 等所有底层配置结构体和初始化函数。

3. 代码实现：一个纯粹的while(1)

经过SysConfig的强大支持，我们的软件代码变得异常简洁和清晰。

TIM.h

#ifndef __TIM_H__
#define __TIM_H__

// 在这个例子中，由于所有配置和初始化都在SysConfig生成的
// SYSCFG_DL_init()中完成，我们甚至不需要一个独立的TIM_Init()函数。
// 但为了结构完整性，可以保留一个空函数或用于未来扩展。

#endif // __TIM_H__

TIM.c (中断服务函数)

#include "ti_msp_dl_config.h"

/**
 * @brief TIMG0 中断服务函数
 * @note  函数名由SysConfig在系统启动文件中指定
 */
void TIMG0_IRQHandler(void)
{
    // 使用switch语句判断中断源是个好习惯，即使当前只有一个
    switch (DL_TimerG_getPendingInterrupt(TIMG0)) {
        case DL_TIMERG_IIDX_ZERO: // 由计数器溢出（归零）触发的中断
            // 在这里执行你的周期性任务
            // 例如：翻转LED
            DL_GPIO_togglePins(GPIO_GRP_0_PORT, GPIO_GRP_0_LED_PIN);
            break;
        default:
            break;
    }
}

main.c (主函数)

#include "ti_msp_dl_config.h"

int main(void)
{
    // 这一步初始化了所有东西：时钟、GPIO、定时器、中断...
    SYSCFG_DL_init();

    // 使能全局中断
    __enable_irq();
    
    // 主循环可以完全空闲，或者执行一些非实时的任务。
    // 所有的周期性工作都交给了定时器中断在后台精确执行。
    while (1) 
    {
        // 让CPU进入休眠，直到下一次中断发生，从而降低功耗
        __WFI(); 
    }
}

编译并烧录程序。 你会看到LED以精准的1秒周期闪烁（每秒翻转一次，所以亮0.5s，灭0.5s，周期为1s）。整个main循环却"无所事事"，这正是中断驱动设计的精髓------高效、节能、实时。

4. 思考与拓展：定时器的无穷潜力

我们刚刚只用了定时器最基础的功能，但它的真正实力远不止于此。

• PWM输出 (脉冲宽度调制) ：定时器可以在一个周期内，控制一个引脚输出高电平的时间占比。例如，70%的时间为高电平，30%为低电平。通过改变这个占比（占空比），我们就可以平滑地控制LED的亮度 ，或者控制电机的转速。这是下一章我们将要探索的强大功能。
• 输入捕获 (Input Capture)：将定时器配置为"秒表"模式。当一个外部信号（如另一个传感器）的边沿到来时，定时器可以"捕获"当前计数器的值。通过计算两次捕获之间的差值，我们就能精确测量外部信号的频率或脉冲宽度。
• 多通道与联动：一个定时器通常有多个通道，可以独立或联动地实现更复杂的波形生成和时序控制。

掌握了通用定时器，你才算真正掌握了控制"时间"的钥匙，从而能够驾驭更广阔的嵌入式应用场景。

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