MC9S12XS128周期性中断定时器模块及其应用实例课件

MC9S12XS单片机原理

及嵌入式系统开发汇报人：某某某汇报时间：2023.X.X第10章

MC9S12XS128周期性中断定时器模块及其应用实例PIT模块概述PIT模块结构和工作原理PIT模块寄存器及设置PIT模块应用实例智能车系统中PIT模块的应用 10.1PIT模块概述周期性中断定时器（PeriodicInterruptTimer，PIT）模块是一组24位的定时器，由8位微定时器和16位定时器共同组成，该模块一般用来触发外围模块或者唤醒周期性中断。PIT是一个模数递减计数器，首先给计数寄存器设定一个初值，每经过一个总线时钟，8位微定时计数器做1次减1操作，当8位微定时计数器自减为0时，触发被控端16位定时计数器做1次减1操作，以此类推，当16位定时计数器超时（即自减为0）时，触发对应中断。确定的总线时钟通过计数器自减可实现定时器功能。10.2PIT模块结构和工作原理 MC9S12XS128的PIT模块结构框图如图10.1所示。 10.2.1PIT模块结构图10.1PIT模块结构框图10.2PIT模块结构和工作原理

由图10.1可知，PIT模块是由两级24位定时器（2个8位递减计数器和4个16位递减计数器）结构和一个中断/触发接口组成。16位定时器的时钟由2个可选的微定时基准提供，微定时基准的时钟由8位模数递减计数器产生。每个16位定时器都通过置位PIT复用寄存器PITMUX中的PMUX0～3来连接微定时基准0或微定时基准1。 10.2.1PIT模块结构10.2PIT模块结构和工作原理PIT模块具有以下基本特征：

4个独立的具有超时周期功能的模数递减计数器；超时周期可编程为总线时钟周期的1～224倍，超时时间等于m×n倍的总线时钟周期（1≤m≤256，1≤n≤65536）；每个定时器独立使能；4个超时中断；4个触发外围模块的超时触发输出信号；可配置定时器起始通道。 10.2.1PIT模块结构10.2PIT模块结构和工作原理 MC9S12XS128的PIT模块详细功能框图如图10.2所示。PIT模块主要由状态、控制和数据寄存器，两级结构的24位定时器（2个8位递减计数器和4个16位递减计数器）和1个中断/触发接口组成。 10.2.2PIT模块工作原理10.2PIT模块结构和工作原理 16位定时器的时钟由2个可选的微时间基准提供，微时间基准的时钟由8位模数递减计数器产生。每个16位定时器都通过设置PIT复用寄存器（PITMUX）中的PMUX0～3确定使用微时间基准0或基准1。

如果PIT控制和强制装载微定时寄存器PITCFLMT中的PITE位置1，并且PIT通道使能寄存器PITCE中相应的PCE位置1，则该定时器通道使能。2个8位模数递减计数器可产生2个微时间基准，一旦微时间基准被定时器通道使能，就会启动相应的微定时器模数递减计数器，由PITMTLD0和PITMTLD1寄存器确定装载初值。当微定时模数递减计数器计数到0时，PITMTLD寄存器将重新装载初值，同时相应的16位模数递减计数器计数一个周期。当16位定时计数器和相应的8位微定时计数器计数到0时，PITLD寄存器将重新装载初值，且相应的PIT超时标志寄存器PITTF中的超时标志位PTF被置1。超时周期是定时装载寄存器PITLD、微定时装载寄存器PITMTLD和总线时钟fBus的函数：

超时周期=(PITMTLD+1)×(PITLD+1)/fBus 10.2.2PIT模块工作原理10.2PIT模块结构和工作原理

读取PITCNT寄存器值可获取16位模数递减计数器的当前值，但微定时递减计数器值不可读。 PIT控制和强制装载微定时寄存器PITCFLMT中相应的强制装载微定时器位PFLMT写“1”操作，可重新启动8位微定时器。PIT强制装载定时寄存器PITFLT中相应的强制装载定时器位PFLT写“1”操作，可重新启动16位定时器。如果需要同时重新启动一组定时器和微定时器，只要向相应的PITCFLMT寄存器和PITFLT寄存器写入16位数据设置相关的寄存器位即可。

每个超时事件都可触发中断服务请求。对于每个定时器通道，PIT中断使能寄存器PITINTE中的PINTE位使能中断功能。当PIT超时标志寄存器PITTF中的相应超时标志位PTF置1，且PINTE=1时，将产生中断服务请求。PTF标志位通过写“1”清零。

注意：为了避免错误的中断请求发生，当PIT中断请求被挂起时，请务必重新设置PITE位、PINTE位和PITCE位。 PIT模块有四路硬件触发信号PITTRIG0～3，对应于四个定时器通道。四路触发信号也可使能其他功能模块，例如实现ATD连续转换模式功能。 10.2.2PIT模块工作原理10.2PIT模块结构和工作原理

当定时器通道超时时，相应的PTF标志位置1，同时相应的外部触发信号PITTRIG触发上升沿信号，触发信号需要的最小超时周期为两个总线时钟。装载寄存器PITLD=0x0001和微定时装载寄存器PITMTLD=0x0002进行相关标志设置，强制装载的触发时序和重启时序如图10.3所示。 10.2.2PIT模块工作原理10.2PIT模块结构和工作原理 PITCFLMT寄存器中的PITE位置1之前，需要先设置配置寄存器，即需要在PITE位置1之前，写操作配置寄存器。

当PITCE寄存器中、PITINTE寄存器中和PITCFLMT寄存器中的位或PITE位任意一位清零时，相应的PIT中断标志位清零。如果PIT中断请求被挂起，那么可能会产生伪中断。下面推荐两种方法避免伪中断发生：

①只在中断服务子程序（ISR）中清除PIT中断标志位。当进入中断服务子程序时，CCR寄存器中的I可屏蔽位自动置1。PIT位清零之前，I可屏蔽位不能被清零。

②使用SEI指令置位I可屏蔽位之后，PIT中断标志位才可清零，然后使用CLI指令清零I可屏蔽位重新使能中断。

所有标志位通过写“1”清零，相应标志位可使用存储或移动指令写“1”操作该标志位。不允许使用BSET指令，也不允许使用任何编译成BSET指令的C语句，因为BSET指令是读-改-写指令。举例来说，MOVB#$01,PITTF，则实现了标志位0的清零。 10.2.2PIT模块工作原理10.3PIT模块寄存器及设置 MC9S12XS128的PIT模块共有28个寄存器，其中10个是系统保留寄存器。PIT模块的内存映射表如表10-1所示，表中给出了这些寄存器的地址、用途和访问权限。对于每个寄存器，所列的地址是绝对地址，每个寄存器的绝对地址是PIT模块的基本地址与每个寄存器地址偏移量之和，PIT模块基本地址是0x0340。10.3PIT模块寄存器及设置表10-1

PIT

模块内存映射表寄存器用途访问方式地

址PIT控制和强制装载微定时寄存器(PITCFLMT)读/写S0340PIT强制装载定时寄存器(PITFLT)读/写S0341PIT通道使能寄存器(PITCE)读/写S0342PIT复用寄存器(PITMUX)读/写S0343PIT中断使能寄存器(PITINTE)读/写S0344PIT超时标志寄存器(PITTF)读/写S0345PIT微微定时装载寄存器0(PITMTLDO)读/写S0346PIT微定时装载寄存器1(PITMTLD1)读/写S0347PIT装载寄存器0高8位(PITLD0高8位)读/写S0348PIT装载寄存器0低8位(PITLD0低8位)读/写S0349PIT计数寄存器0高8位(PITCNTO高8位)读S034APIT计数寄存器0低8位(PITCNTO低8位)读S034BPIT装载寄存器1高8位(PITLD1高8位)读/写S034CPIT装载寄存器1低8位(PITLD1低8位)读/写S034DPIT计数寄存器1高8位(PITCNT1高8位)读S034EPIT计数寄存器1低8位(PITCNT1低8位)读S034FPIT装载寄存器2高8位(PITLD2高8位)读/写S0350PIT装载寄存器2低8位(PITLD2低8位)读/写S0351PIT计数寄存器2高8位(PITCNT2高8位)读S0352PIT计数寄存器2低8位(PITCNT2低8位)读S0353PIT装载寄存器3高8位(PITLD3高8位)读/写S0354PIT装载寄存器3低8位(PITLD3低8位)读/写S0355PIT计数寄存器3高8位(PITCNT3高8位)读S0356PIT计数寄存器3低8位(PITCNT3低8位)读S035710.3PIT模块寄存器及设置 10.3.1PIT控制和强制装载微定时寄存器（PITCFLMT） PIT控制和强制装载微定时寄存器（PITControlandForceLoadMicroTimerRegister，PITCFLMT）用来使能PIT模块、冻结PIT模块、控制功耗、设置PIT工作模式，并强制装载微定时器的初始值，如图10.4所示。10.3PIT模块寄存器及设置 10.3.1PIT控制和强制装载微定时寄存器（PITCFLMT） PITE：PIT模块使能位。当PITE为0时，则禁止PIT模块功能，PIT超时标志寄存器PITTF中的标志位清零。当置位PITE时，能够使能相应定时器位PCE，相应装载寄存器开始向下递减计数。 0表示禁用PIT模块（低功耗模式）； 1表示使用PIT模块。 PITSWAI：等待模式下PIT停止位。 0表示等待模式下，PIT模块正常运行； 1表示等待模式下，PIT模块停止产生时钟信号，冻结PIT模块。 PITFRZ：冻结模式下PIT计数器冻结位。冻结模式下，PITFRZ位确定PIT工作状态。冻结模式下，断点调试时，该位冻结PIT计数器，可有效避免中断的发生。 0表示冻结模式下，PIT模块正常运行； 1表示冻结模式下，PIT模块停止计数。 PFLMT1～PFLMT0：PIT微定时器1和PIT微定时器0强制装载位。如果相应的微定时器激活且PIT模块使能（PITE=1）时，PFLMT=1，则相应的8位微定时器的装载寄存器值将立即装载到8位微定时器的递减计数器。写0操作无效；读取这2位，总是返回0。

注意：强制装载微定时器值会影响到使用该微定时基准的所有定时器通道。10.3PIT模块寄存器及设置 10.3.2PIT强制装载定时寄存器（PITFLT） PIT强制装载定时寄存器（PITForceLoadTimerRegister，PITFLT），用来设置强制装载定时器的装载初值，如图10.5所示。 PFLT3，PFLT2，PFLT1，PFLT0：PIT定时器3、PIT定时器2、PIT定时器1、PIT定时器0的强制装载位。如果相应的定时器通道和PIT模块均使能（PCE=1，PTIE=1），则PFLT位写1操作，相应的16位定时器的装载寄存器值将装载到16位递减计数器，写0操作无效；读取这4位，总是返回0。10.3PIT模块寄存器及设置 10.3.3PIT通道使能寄存器（PITCE） PIT通道使能寄存器（PITChannelEnableRegister，PITCE），用来使能PIT定时器3、PIT定时器2、PIT定时器1、PIT定时器0通道，如图10.6所示。 PCE3，PCE2，PCE1，PCE0：PIT定时器3、PIT定时器2、PIT定时器1、PIT定时器0的通道使能位。如果PCE位清零，则禁用PIT通道，PITTF寄存器中的相应标志位也会清零。当PCE位置1，且PIT模块使能（PITE=1）时，则16位定时计数器将装载初始计数值，从该初始值开始向下递减计数。 0表示禁用相应的PIT通道； 1表示使用相应的PIT通道。10.3PIT模块寄存器及设置 10.3.4PIT复用寄存器（PITMUX） PIT复用寄存器（PITMultiplexRegister，PITMUX），用来选择PIT定时器3、PIT定时器2、PIT定时器1、PIT定时器0通道的复用位，如图10.7所示。 PMUX3、PMUX2、PMUX1、PMUX0：PIT定时器3、PIT定时器2、PIT定时器1、PIT定时器0的通道复用选择位。这些位选择相应的16位定时器连接的是微定时基准1还是微定时基准0；修改PMUX位，则相应的16位定时器将会立即切换微定时基准。 0表示相应的16位定时器使用微定时基准0计数； 1表示相应的16位定时器使用微定时基准1计数。10.3PIT模块寄存器及设置 10.3.5PIT中断使能寄存器（PITINTE） PIT中断使能寄存器（PITInterruptEnableRegister，PITINTE），用来使能PIT定时器3、PIT定时器2、PIT定时器1、PIT定时器0的超时中断，如图10.8所示。 PINTE3、PINTE2、PINTE1、PINTE0：PIT定时器3、PIT定时器2、PIT定时器1、PIT定时器0的超时中断使能位。该位使能，一旦相应PIT通道的PTF标志位置位，则允许产生相应的中断服务请求。当中断被挂起时，该位使能，PTF=1将会立即产生中断。为了避免该中断发生，必须先清零相应的PTF标志位。 0表示禁止相应的PIT通道中断请求； 1表示允许相应的PIT通道中断请求。10.3PIT模块寄存器及设置 10.3.6PIT超时标志寄存器（PITTF） PIT超时标志寄存器（PITTime-OutFlagRegister，PITTF），用来表示PIT定时器3、PIT定时器2、PIT定时器1、PIT定时器0的超时标志，如图10.9所示。 PTF3、PTF2、PTF1、PTF0：PIT定时器3、PIT定时器2、PIT定时器1、PIT定时器0的超时标志位。当相应的16位定时模数递减计数器和所选择的8位微定时模数递减计数器计数到0时，PTF位置1。该标志位通过写“1”清零，写0无效。如果通过写1清零该标志位和置位该标志位在同一个总线时钟周期发生，则该标志位仍保持置位状态。如果禁用PIT模块或禁用相应的定时器通道，则该标志位清零。 0表示相应的PIT通道超时未发生； 1表示相应的PIT通道超时已发生。10.3PIT模块寄存器及设置 10.3.7PIT微定时装载寄存器0和1（PITMTLD0/1） PIT微定时装载寄存器0和1（PITMicroTimerLoadRegister0和1，PITMTLD0～1），用来设置PIT微定时器的初始值，如图10.10所示。 PMTLD7～0：PIT微定时器装载初值。这8位用来设置8位微定时器的模数递减计数器的装载初值，PITMTLD寄存器写入新的数值不会重新启动微定时器。当微定时器的计数值减到零时，则重新装载PMTLD寄存器值。如果想要立即装载初值，只要PITCFLMT寄存器中的PFLMT置位就会立即更新新的初值到递减计数器。10.3PIT模块寄存器及设置 10.3.8PIT装载寄存器0～3（PITLD0～3） PIT装载寄存器0～3（PITLoadRegister0to3，PITLD0～3），用来设置16位模数递减计数器的装载初值，如图10.11所示。 PLD15～0：PIT模块的16位模数递减计数器的装载初值。为了确保数据的一致性，写入PITLD寄存器的新值必须按照16位访问进行操作，否则不会重启定时器。当定时器向下递减计数到0时，则PTF超时标志位置1，重新装载该寄存器值。如果想要立即装载初值，只要PITFLT寄存器中的PFLT置位就会立即更新新的初值至计数器。10.3PIT模块寄存器及设置 10.3.9PIT计数寄存器0～3(PITCNT0～3) PIT计数寄存器0～3（PITCountRegister0to3，PITCNT0～3）中存放的是16位模数递减计数器的当前值，如图10.12所示。 PCNT15～0：该寄存器中的16位表示16位模数递减计数器的当前值，读取该计数寄存器的值必须在一个时钟周期内按照16位访问进行操作。10.4PIT模块应用实例

本实例利用PIT模块实现1s精确定时，假设fBus为8MHz，当定时时间到，使MC9S12XS128的PB口连接的低4位LED灯左移一位显示控制。实例硬件电路图如图10.13所示，PORTB端口的低4位连接4只LED，编程实现定时4只流水灯控制操作。10.4PIT模块应用实例

程序清单如下所示。10.4PIT模块应用实例10.4PIT模块应用实