6. 定时器

📝本节您将了解定时器的工作原理，学习 MSPM0G3519 的定时器资源分类，掌握通用定时器（TIMG）的周期定时中断配置方法。

🏆本章目标

1️⃣ 理解定时器的计数原理和基本参数

2️⃣ 了解 MSPM0G3519 的 TIMG 和 TIMA 定时器资源

3️⃣ 通过 SysConfig 配置定时器周期中断

4️⃣ 实现定时器中断驱动 LED 闪烁

6.1 定时器基本概念

定时器是 MCU 内部的硬件计数器模块。它在时钟信号的驱动下自动递增（或递减）计数，当计数值达到预设目标时产生事件（如中断）。

与 delay_cycles 软件延时相比，定时器的优势在于：

delay_cycles

CPU 占用：100% 忙等

精度：受代码执行影响

并发：延时期间无法做其他事

适用：简单短延时

硬件定时器

CPU 占用：0% 硬件自主计数

精度：硬件级精确

并发：CPU 可同时处理其他任务

适用：精确定时、周期任务

定时器核心参数

参数	说明
时钟源	驱动计数器的时钟信号（通常为 MCLK 或其分频）
预分频器（Prescaler）	对时钟源分频后再驱动计数器，降低计数频率
计数位宽	计数器的最大值（16位 = 0~65535，32位 = 0~4294967295）
重载值（Period）	计数器的目标值，到达后自动重载并触发事件
计数模式	向上计数、向下计数、上下计数

三种计数模式

定时器有三种计数模式，决定了计数器数值的变化方向：

模式	计数轨迹	适用场景
向上计数	0 → 1 → 2 → … → Period → 0（循环）	周期定时（最常用，事件在计数值达到 Period 时触发）
向下计数	Period → … → 2 → 1 → 0 → Period（循环）	周期定时（本实验使用，事件在计数值归零时触发）
上下计数	0 → 1 → … → Period → … → 2 → 1 → 0（循环）	需对称波形的场景（后续 PWM 章节讲解）

三种计数模式

定时器工作流程

以通用 16-bit TIMG 的向下计数模式为例，五个环节串联成一个完整的定时流水线：

时钟源 ──→ 预分频器 ──→ 计数器 ──→ 零检测 ──→ 事件输出
  │            │           │           │            │
 32MHz      ÷32=1MHz  Count→0    CNT==0?    中断/PWM/触发

时钟源：来自系统时钟 MCLK（如 32MHz），提供基础计数节拍
预分频器：把高频时钟降速。比如 32MHz ÷ 32 = 1MHz，换算为时间就是每 1μs 计数器减 1
计数器（CNT）：从重载值（Period）开始递减，每个时钟节拍减 1
零检测：当计数器递减到 0 时，产生零检测信号
事件输出：零检测信号可触发中断、翻转引脚、启动 ADC 等操作

TIMG12 说明：本章实验使用的 TIMG12 是 32-bit 定时器，没有预分频器。流水线中的预分频器环节在 TIMG12 上被跳过，时钟源直接 32MHz 驱动计数器。本章在 6.1 中用含预分频器的流水线帮助理解通用概念，实际到 6.3 配置时会看到 TIMG12 的参数表中 Prescaler 不可用。

定时器工作流程（通用 16-bit TIMG 向下计数模式）

定时时间计算

定时时间 = (重载值 + 1) × 预分频值 / 时钟源频率
定时时间 = (重载值 + 1) / (时钟源频率 / 分频比)

（即：预分频值 = SysConfig 中的 Prescaler 参数 = 分频比）

对于 TIMG12（无预分频器），预分频值视为 1，公式简化为 定时时间 = (重载值 + 1) / 时钟源频率。具体计算示例见 6.3.2 节。

例如：时钟源 32MHz，预分频 32，重载值 999：

定时时间 = (999 + 1) × 32 / 32,000,000 = 1ms

+1 是因为计数器从 Period 值递减到 0 共经历 Period+1 个时钟节拍（计数值 0 也占用一个节拍）。

计数方向与中断事件

MSPM0 的 TIMG 通用定时器支持多种计数模式，其中 SysConfig "Periodic" 模式默认采用向下计数：计数器从 Period 值递减到 0，触发 DL_TIMER_IIDX_ZERO 中断事件，然后自动重载。因此，一个周期经历的节拍数为 Period + 1（计数值 0 也占用一个时钟节拍）。

本实验使用的就是向下计数模式，后面的代码中中断标志为 DL_TIMER_IIDX_ZERO（计数归零事件）。

6.2 MSPM0G3519 定时器资源

MSPM0G3519 拥有多个定时器，分为两大类：

通用定时器（TIMG）

定时器	位宽	捕获/比较通道	典型用途
TIMG0	16-bit	2 通道	周期定时、基础 PWM
TIMG6	16-bit	2 通道	周期定时、PWM（蜂鸣器）
TIMG7	16-bit	2 通道	周期定时、PWM
TIMG8	16-bit	2 通道	周期定时、输入捕获、QEI（正交编码器接口，用于读取旋转编码器）
TIMG9	16-bit	2 通道	周期定时、输入捕获、QEI（正交编码器接口，用于读取旋转编码器）
TIMG12	32-bit	2 通道	周期定时
TIMG14	16-bit	4 通道	长周期定时、输入捕获

高级控制定时器（TIMA）

定时器	位宽	捕获/比较通道	典型用途
TIMA0	16-bit	4 通道	PWM（带死区）、电机控制
TIMA1	16-bit	2 通道	PWM（WS2812，一种可编程 RGB LED 协议）、编码器

主要区别：

TIMG：通用定时器，支持基本定时、PWM 输出、输入捕获
TIMA：高级定时器，在 TIMG 基础上增加死区插入、故障检测、互补输出、正交编码器接口等功能

天巧星板载占用

TIMA1 CCP0（PB26）— WS2812 RGB LED
TIMG6 CCP1（PB27）— 蜂鸣器 PWM
TIMG8 CCP0/CCP1（PA29/PA30）— 旋转编码器 QEI

选择定时器时注意避开已被板载外设占用的通道。

6.3 SysConfig 配置定时器周期中断

本实验使用 TIMG12（32-bit）配置 500ms 周期中断，在中断中翻转 LED。

6.3.1 添加定时器

打开 .syscfg 文件
左侧面板找到 TIMER 选项卡
点击 ADD 添加一个 Timer 实例

点击查看截图 — 添加 Timer 实例

SysConfig 添加定时器

6.3.2 配置参数

参数	设置值	说明
Name	`TIMER_0`	实例名称
Selected Peripheral	`TIMG12`	选择 TIMG12
Timer Mode	`Periodic Down Counting`	周期向下计数模式（自动重载）
Timer Clock Source	`BUSCLK`	使用总线时钟（32MHz）
Timer Clock Prescaler	不设置（TIMG12 无预分频器）	直接使用 32MHz 时钟
Desired Timer Period	`500 ms`	定时周期 500ms（SysConfig 自动计算重载值）
Enable Interrupts	勾选 `Zero event`	使能零检测中断（定时周期到达时触发）

TIMG12 SysConfig 配置

定时时间计算验证

时钟源：BUSCLK = 32MHz
TIMG12 无预分频器，计数频率 = 32MHz（每计一次 = 31.25ns）
SysConfig 支持直接填写时间字符串（如 500 ms），会自动根据时钟频率计算重载值
重载值 = (32,000,000 × 0.5) - 1 = 15,999,999，与实际生成的 TIMER_0_INST_LOAD_VALUE（15999999U）一致 ✓

如果需要 1 秒定时：将 Desired Timer Period 改为 1 s。如果需要 100ms 定时：将 Desired Timer Period 改为 100 ms。

6.3.3 同时配置 LED GPIO

确保 .syscfg 中已配置 PB22 GPIO 输出（参照第 2 章 LED 配置）。

保存并编译。

6.4 定时器中断实验

6.4.1 LED 定时翻转

#include "ti_msp_dl_config.h"

int main(void)
{
    SYSCFG_DL_init();

    // 使能 TIMG12 的 NVIC 中断（NVIC 概念参见第 4 章）
    NVIC_EnableIRQ(TIMER_0_INST_INT_IRQN);

    // 启动定时器
    DL_TimerG_startCounter(TIMER_0_INST);

    while (1) {
        // 主循环空闲，LED 翻转由定时器中断完成
        __WFI();
    }
}

// TIMG12 中断服务函数（函数名由启动文件中的中断向量表定义，必须完全匹配，不可自行修改）
void TIMG12_IRQHandler(void)
{
    switch (DL_TimerG_getPendingInterrupt(TIMER_0_INST)) {
        case DL_TIMER_IIDX_ZERO:
            // 定时器计数到零（周期到达），翻转 LED
            DL_GPIO_togglePins(GPIO_LED_PORT, GPIO_LED_PIN_PIN);
            break;
        default:
            break;
    }
}

代码说明

DL_TimerG_startCounter(TIMER_0_INST)

启动定时器计数。SysConfig 的 SYSCFG_DL_init() 只完成定时器的参数配置，并不会自动启动计数，需要手动调用 start 函数。

DL_TIMER_IIDX_ZERO

定时器向下计数到零时的中断标志。在周期模式下，计数器到零后自动重载继续计数，每个周期触发一次此中断。

注意：DL_TimerG_getPendingInterrupt() 在返回中断类型的同时会自动清除该中断标志，因此不需要手动清零。

TIMG12_IRQHandler

TIMG12 的中断服务函数名（固定，不可修改）。SysConfig 生成的宏 TIMER_0_INST_INT_IRQN 对应此中断号。

__WFI()（Wait For Interrupt）

让 CPU 进入低功耗休眠状态，等待任意中断唤醒后继续执行。中断触发后 CPU 自动唤醒、执行 ISR，然后回到 __WFI() 之后继续主循环（即再次进入休眠）。与空 while(1){} 不同，__WFI() 可以降低功耗。

6.4.2 编译下载验证

编译下载后，LED 以精确的 500ms 间隔闪烁——不受主循环中其他代码的影响。即使在 while(1) 中加入其他耗时操作，LED 闪烁频率不变。

LED 定时闪烁

6.5 定时器驱动多任务

定时器中断的真正价值在于：CPU 不被延时阻塞，可以同时处理多个任务。

前置条件

本示例需要先完成第 5 章串口配置，确保 UART_0_INST 等宏已由 SysConfig 生成。

以下示例展示：定时器中断翻转 LED，主循环同时通过串口发送数据。

#include "ti_msp_dl_config.h"
#include <stdio.h>

volatile uint32_t tick_count = 0;  // 中断计数器
                                   // volatile 告诉编译器：此变量可能被中断改变，不优化读写

void uart_send_string(const char *str)
{
    while (*str) {
        while (DL_UART_Main_isBusy(UART_0_INST));
        DL_UART_Main_transmitData(UART_0_INST, *str++);
    }
}

int main(void)
{
    SYSCFG_DL_init();

    NVIC_EnableIRQ(TIMER_0_INST_INT_IRQN);
    NVIC_EnableIRQ(UART_0_INT_IRQN);
    DL_TimerG_startCounter(TIMER_0_INST);

    char buf[32];

    while (1) {
        // 主循环每 2 秒通过串口报告定时器中断次数
        sprintf(buf, "Tick: %lu\r\n", tick_count);
        uart_send_string(buf);
        delay_cycles(64000000);  // 主循环每隔约 2 秒通过串口报告一次
                                  // 计算：32MHz 系统时钟，每周期 31.25ns
                                  // 64000000 × 31.25ns = 2s
                                  // 注意：此处 delay_cycles 仅用于主循环的简单延时演示，
                                  // LED 闪烁由硬件定时器独立控制，不受此延时影响
                                  // 更规范的做法是用另一个定时器管理发送周期，完全消除阻塞延时。
    }
}

void TIMG12_IRQHandler(void)
{
    switch (DL_TimerG_getPendingInterrupt(TIMER_0_INST)) {
        case DL_TIMER_IIDX_ZERO:
            DL_GPIO_togglePins(GPIO_LED_PORT, GPIO_LED_PIN_PIN);
            tick_count++;
            break;
        default:
            break;
    }
}

运行结果：LED 精确 500ms 闪烁不受影响，同时串口每 2 秒输出一次当前 tick 计数值。

LED 定时闪烁

串口输出 tick 计数值

6.6 定时器常用函数

函数	功能
`DL_TimerG_startCounter(inst)`	启动定时器计数
`DL_TimerG_stopCounter(inst)`	停止定时器计数
`DL_TimerG_getTimerCount(inst)`	读取当前计数值
`DL_TimerG_getPendingInterrupt(inst)`	获取挂起中断类型并清除标志
`DL_TimerG_setTimerCount(inst, val)`	设置计数器初始值

注意事项

定时器启动前确保 SYSCFG_DL_init() 已执行完成
修改定时器参数（周期、预分频）应在停止状态下进行
16-bit 定时器最大计数值为 65535，如果预分频后仍不够长，使用 32-bit 的 TIMG12（最大计数 4294967295）
volatile 修饰 ISR 中修改的全局变量

6.7 定时周期快速参考

以下为 32MHz 时钟源、不同预分频下可实现的定时范围（16-bit 定时器，TIMG12 除外）：

理论最小定时值仅供参考，实际可用定时受中断响应时间限制，建议不低于数微秒。

预分频	计数频率	最小定时	最大定时
1	32MHz	31.25ns	2.048ms
8	4MHz	250ns	16.384ms
32	1MHz	1μs	65.536ms
128	250kHz	4μs	262.144ms
256	125kHz	8μs	524.288ms
无（TIMG12）	32MHz	31.25ns	约 134 秒

TIMG12 为 32-bit 定时器，无预分频器，直接使用 32MHz 时钟源计数，重载值为 4294967295 时最大定时约 134 秒。

如果需要更长的定时（如 1 秒），有两种方式：

使用 32-bit 通用定时器 TIMG12（最大计数 4294967295，最大定时约 134 秒）
在中断中用软件计数器累加（如 500ms 中断 × 2 次 = 1 秒）

6.8 常见踩坑记录

现象	原因	解决
LED 不闪，程序像卡死	忘了调用 `DL_TimerG_startCounter()`	在 `NVIC_EnableIRQ` 后加启动
LED 不闪，但程序在跑	忘了 `NVIC_EnableIRQ()`	检查 main 中是否使能了中断
编译报错 "IRQHandler 未定义"	中断函数名拼写错误	严格核对函数名大小写和数字
`tick_count` 在主循环中始终为 0	没加 `volatile`	加 `volatile` 修饰
编译通过但定时不对	Desired Timer Period 超过定时器位宽（16-bit 最大 65535）	换 32-bit 定时器或增大预分频

掌握了定时器后，你已经拥有了精确的时间控制能力。下一章将学习 PWM 输出，利用定时器的捕获/比较功能生成可控的方波信号。

电赛TI：简易PID入门项目

显示类

传感器类

无线通信类

控制类

6. 定时器 ​

6.1 定时器基本概念 ​

定时器核心参数 ​

三种计数模式 ​

定时器工作流程 ​

定时时间计算 ​

6.2 MSPM0G3519 定时器资源 ​

通用定时器（TIMG） ​

高级控制定时器（TIMA） ​

6.3 SysConfig 配置定时器周期中断 ​

6.3.1 添加定时器 ​

6.3.2 配置参数 ​

6.3.3 同时配置 LED GPIO ​

6.4 定时器中断实验 ​

6.4.1 LED 定时翻转 ​

6.4.2 编译下载验证 ​

6.5 定时器驱动多任务 ​

6.6 定时器常用函数 ​

6.7 定时周期快速参考 ​

6.8 常见踩坑记录 ​

6. 定时器

6.1 定时器基本概念

定时器核心参数

三种计数模式

定时器工作流程

定时时间计算

6.2 MSPM0G3519 定时器资源

通用定时器（TIMG）

高级控制定时器（TIMA）

6.3 SysConfig 配置定时器周期中断

6.3.1 添加定时器

6.3.2 配置参数

6.3.3 同时配置 LED GPIO

6.4 定时器中断实验

6.4.1 LED 定时翻转

6.4.2 编译下载验证

6.5 定时器驱动多任务

6.6 定时器常用函数

6.7 定时周期快速参考

6.8 常见踩坑记录