定時(shí)器和計(jì)數(shù)器可能是 MCU 設(shè)計(jì)中最普遍的外設(shè)。幾乎任何應(yīng)用程序都可以使用定時(shí)器或計(jì)數(shù)器來(lái)提高性能、降低功耗或簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，方法是用簡(jiǎn)單的定時(shí)器或計(jì)數(shù)器中斷代替重復(fù)或循環(huán)的 CPU 操作。但是，您可能沒(méi)有使用過(guò)一些較新的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器單元，而現(xiàn)在可用的一些高級(jí)功能可以進(jìn)一步改進(jìn)您的設(shè)計(jì)。

采用MCU模塊實(shí)現(xiàn)定時(shí)器的設(shè)計(jì)，可以通過(guò)以下步驟進(jìn)行：

選擇相應(yīng)的MCU模塊：首先需要選擇具有定時(shí)器功能的MCU模塊，不同的MCU具有不同的定時(shí)器模塊，如T/C0、T/C1等。

設(shè)置定時(shí)器參數(shù)：根據(jù)需要，設(shè)置定時(shí)器的預(yù)分頻和波形模式、比較匹配模式等參數(shù)。這些參數(shù)主要是對(duì)定時(shí)器的計(jì)數(shù)方式和頻率進(jìn)行設(shè)置。

啟動(dòng)定時(shí)器：在參數(shù)設(shè)置完畢后，通過(guò)相應(yīng)的指令啟動(dòng)定時(shí)器，讓其開(kāi)始計(jì)數(shù)。

計(jì)算定時(shí)時(shí)間：定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)后，根據(jù)所設(shè)置的參數(shù)，計(jì)算出定時(shí)時(shí)間。定時(shí)時(shí)間是從定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)到達(dá)到設(shè)定值的時(shí)間，也即定時(shí)器所計(jì)數(shù)的脈沖個(gè)數(shù)。

中斷處理：當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生中斷，進(jìn)入中斷處理程序。中斷處理程序可以對(duì)相應(yīng)的外設(shè)進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)器的功能。

原理上，采用MCU模塊實(shí)現(xiàn)定時(shí)器的設(shè)計(jì)主要是利用了定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能。定時(shí)器是MCU內(nèi)部的一個(gè)計(jì)數(shù)部件，可以以一定的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)到設(shè)定值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生中斷，從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)器的功能。同時(shí)，通過(guò)設(shè)置定時(shí)器的參數(shù)，可以控制計(jì)數(shù)的頻率和中斷的產(chǎn)生方式，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

當(dāng)然，定時(shí)器的設(shè)計(jì)可以有多種不同的實(shí)現(xiàn)方案，下面給出三種常見(jiàn)的方案：

軟件定時(shí)：軟件定時(shí)不占用硬件資源，但會(huì)占用CPU時(shí)間，降低CPU的利用率。這種定時(shí)方式主要是通過(guò)程序運(yùn)行的時(shí)間片來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)的效果。在程序中設(shè)定一個(gè)定時(shí)器，當(dāng)程序運(yùn)行到定時(shí)器所設(shè)定的時(shí)間時(shí)，就會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理函數(shù)或者延時(shí)函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能。

時(shí)基電路定時(shí)：可以采用時(shí)基電路定時(shí)，例如采用555電路，外接必要的元器件(電阻和電容)即可構(gòu)成硬件定時(shí)電路。在硬件連接好以后，定時(shí)值與定時(shí)范圍不能由軟件進(jìn)行控制和修改，即不可編程。這種方式主要是利用硬件電路的特性實(shí)現(xiàn)定時(shí)的效果，具有可靠性高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

可編程芯片定時(shí)：采用可編程芯片定時(shí)是一種非常靈活的方式，可以利用芯片內(nèi)部的定時(shí)器模塊進(jìn)行定時(shí)值的設(shè)置，可以通過(guò)編程來(lái)改變定時(shí)器的定時(shí)值和定時(shí)范圍。這種方式主要通過(guò)編程語(yǔ)言(如C語(yǔ)言)來(lái)對(duì)芯片進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的定時(shí)功能。

硬件電路定時(shí)相比軟件定時(shí)具有以下優(yōu)勢(shì)：

更高的精度和穩(wěn)定性：硬件定時(shí)器通常具有更高的精度和穩(wěn)定性，能夠提供更加準(zhǔn)確的定時(shí)操作。硬件定時(shí)器可以獨(dú)立地進(jìn)行計(jì)時(shí)操作，無(wú)需依賴于處理器的運(yùn)行，因此對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性沒(méi)有太大的影響。

避免CPU資源的占用：與軟件定時(shí)器不同，硬件定時(shí)器不需要占用CPU的資源，因此不會(huì)影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度和實(shí)時(shí)性。

可擴(kuò)展性：硬件定時(shí)器通常具有更多的定時(shí)功能，可以通過(guò)不同的接口和芯片進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

更高的可靠性：硬件定時(shí)器具有更高的可靠性，因?yàn)樗鼈儾皇苘浖收匣虍惓Ｇ闆r的影響，可以提供更加穩(wěn)定和可靠的定時(shí)功能。

硬件電路定時(shí)相比軟件定時(shí)具有更高的精度、穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)也可以避免CPU資源的占用，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。