[发明专利]一种基于APB总线的多功能模式定时器电路

摘要

一种基于APB总线的多功能模式定时器电路，本发明通过APB接口挂接在SoC电路内部APB总线上；定时器包括APB接口模块、可配置寄存器组、预分频器、计数器、捕获模块及控制单元。通过配置，定时器可分别工作在普通模式、捕获模式、快速PWM模式及相位与频率修正的PWM模式等四种模式下。定时器工作快速PWM模式及相位与频率修正的PWM模式时，采用了两个独立的匹配单元，可以进行独立的比较，输出两路频率相同而占空比不同的波形信号；定时器相关寄存器采用缓冲模式设计，保证了输出波形完整性和连续性。定时器在捕获模式下，可以对输入信号进行捕获，对输入信号进行了抑噪处理，小于4个系统时钟周期的电平抖动都将被滤除。

主权项

一种基于APB总线的多功能模式定时器电路，其特征在于：包括APB接口模块、可配置寄存器组、预分频器、计数器、捕获模块及控制单元；APB接口：APB接口与定时器外部的APB总线连接，应答APB总线的读写访问，转换为对定时器内部寄存器的读写操作；在APB总线写周器，APB接口输出写操作信号到可配置寄存器组；在APB总线读周期，APB接口接收可配置寄存器组输出、预分频器的输出及计数器的输出，选择对应的数据送到APB总线上；可配置寄存器组：接收APB接口输出的写信号、控制单元输出的捕获赋值信号、计数器输出信号及预分频器输出信号；包括控制寄存器、预置值寄存器、比较匹配寄存器A、比较匹配寄存器B、计数值Top寄存器、捕获值寄存器6个可配置寄存器；其中控制寄存器用于设置定时器的工作模式、启动和关闭、输入信号捕获时边沿的选择；预置值寄存器提供预分频器起始分频的预置值；比较匹配寄存器A、比较匹配寄存器B的值分别送入控制单元，在控制单元内与计数器的当前计数值分别进行比较，控制单元根据比较结果分别产生定时器输出信号A、定时器输出信号B及中断输出信号；计数值Top寄存器送入控制单元，用于设置计数器计数的最大值；捕获值寄存器用于在捕获事件发生时，存放计数器的计数值；预分频器：接收可配置寄存器组输出的定时器启动信号，加载可配置寄存器组输出的预置值寄存器的值，每个时钟周期作减1计数，当计数值减到0时，产生一个时钟周期的脉冲信号Tick，重新加载预置值寄存器的值，重新开始；计数器：接收控制单元输出的方向控制及清零信号，以及接收预分频器的脉冲信号Tick；在Tick有效时，若方向控制信号为1时，作减1计数，若方向控制信号为0时，作加1计数；当计数器收到清零信号时，计数值置为0，重新开始计数；捕获模块：接收控制单元输出的捕获使能信号，并监测外部输入信号，当检测到外部输入信号有效的上升沿或下降沿，产生捕获有效信号，送入控制单元；控制单元：控制单元接收可配置寄存器组输出信号、计数器输出信号、捕获模块捕获有效信号；所述的控制单元为时序控制逻辑电路，控制整个定时器的工作；设置定时器的工作模式，产生计数器的方向控制及清零信号；在捕获模式时，产生捕获寄存器赋值信号、捕获使能信号，在其他模式下，把计数器的计数值与可配置寄存器组中相关寄存器的值进行比较，产生定时器输出信号A、定时器输出信号B及中断输出信号；定时器通过配置分为工作在普通模式、捕获模式、快速PWM模式及相位与频率修正的PWM模式四种模式；在普通模式下，定时器输出1路频率可调的方波信号；在该模式下，定时器工作流程如下：通过APB接口对可配置寄存器组内寄存器进行配置，设置控制寄存器的值将定时器置于普通模式，设置预置值寄存器的值、计数值top寄存器的值，启动定时器；定时器启动后，预分频器开始工作，加载预置值寄存器的值，每个时钟周期减1计数，当计数值减到0时，产生一个时钟周期的Tick脉冲信号，并重新加载预置值寄存器的值，重新开始减1计数；计数器从0开始加1计数，每检测到一次Tick信号有效，计数器的计数值加1；控制单元把计数器的当前计数值与计数值top寄存器的值进行比较，在二者的值相等时，将定时器输出信号A进行反向后输出，产生中断信号和计数器清零信号；计数器检测到控制单元输出的清零信号有效，将计数器的计数值设置为0，重新开始计数；在捕获模式下，定时器不输出波形信号，而是对定时器的输入信号进行捕获；在该模式下，定时器工作流程如下：通过APB接口对可配置寄存器组内寄存器进行配置，设置控制寄存器的值将定时器置于捕获模式，设置预置值寄存器的值，启动定时器；定时器启动后，预分频器开始工作，加载预置值寄存器的值，每个时钟周期作减1计数，当计数值减到0时，产生一个时钟周期的Tick脉冲信号，并重新加载预置值寄存器的值，重新开始减1计数；计数器从0开始加1计数，每检测到一次Tick信号有效，计数器的计数值加1，计数器的计数值达到最大值后，从0开始重新计数；控制单元将输出的捕获使能信号有效，捕获模块开始工作；捕获模块先对定时器输入信号进行抑噪处理，所有的小于4个时钟周期的电平变化都被作为毛刺滤掉了，当检测到输入信号的有效边沿时，产生捕获有效信号；控制单元检测到捕获有效信号有效时，产生捕获赋值信号和中断输出信号；可配置寄存器组检测捕获赋值信号有效时，将计数器的当前计数值写入到捕获值寄存器；在快速PWM模式，定时器输出2路频率和占空比均为可调的PWM波形；在该模式下，定时器工作流程如下：通过APB接口对可配置寄存器组内寄存器进行配置，设置控制寄存器的值将定时器置于快速PWM模式，设置预置值寄存器的值、计数值top寄存器的值、比较匹配寄存器A的值、比较匹配寄存器B的值，启动定时器；定时器启动后，预分频器开始工作，加载预置值寄存器的值，每个时钟周期减1计数，当计数值减到0时，产生一个时钟周期的Tick脉冲信号，并重新加载预置值寄存器的值，重新开始减1计数；计数器从0开始加1计数，每检测到一次Tick信号有效，计数器的计数值加1；控制单元把计数值top寄存器的值送入内部的缓冲器，缓冲器的输出值与计数器的当前计数值进行比较，在二者的值相等时，控制单元将输出信号A、B置为高电平、有效中断输出信号及计数器清零信号；控制单元将匹配寄存器A、B的值分别送入内部缓冲器，缓冲器的输出值与计数器的当前计数值分别进行比较，若两个值相等，分别将输出信号A、B置为低电平，并产生中断信号；计数器检测到控制单元输出的清零信号有效，将计数值设置为0，重新开始计数；在相位与频率修正PWM模式下，定时器输出2路相位与频率均可调的PWM信号；在该模式下，定时器工作流程如下：通过APB接口对可配置寄存器组内寄存器进行配置，设置控制寄存器的值将定时器置于相位与频率修正PWM模式，设置预置值寄存器的值、计数值top寄存器的值、比较匹配寄存器A的值、比较匹配寄存器B的值，启动定时器；定时器启动后，预分频器开始工作，加载预置值寄存器的值，每个时钟周期减1计数，当计数值减到0时，产生一个时钟周期的Tick脉冲信号，并重新加载预置值寄存器的值，重新开始减1计数；在该模式下，计数器采用双斜坡的方式工作，每检测到一次Tick信号有效，控制单元输出的方向控制信号为0时，计数器加1计数，为1时，计数器减1计数；控制单元先将方向控制信号置为0，把计数值top寄存器的值送入内部的缓冲器，缓冲器的输出值与计数器的当前计数值进行比较，在二者的值相等时，控制单元将方向控制信号置为1；在方向控制信号为1期间，冲计数器的当前计数值与0，进行比较，在二者值相等时，控制单元将计数方向控制信号置为0，并产生中断输出信号；控制单元将匹配寄存器A、B的值分别送入内部缓冲器，缓冲器的输出值与计数器的当前计数值分别进行比较，在二者值相等时，若方向控制信号为0，将输出信号A、B置为低电平，若为1将输出信号A、B置为高电平，并产生中断输出信号。