在嵌入式系統中，定時器 (Timer) 是重要的周邊設備。它不僅可以實現精確的延遲，還可以產生脈衝寬度調變 (PWM) 訊號、捕獲外部事件並執行週期性任務。本文將對計時器基礎進行詳細講解，包括核心概念、常用模式、設定方法、應用實例。
1. 計時器的基本概念
1.1 什麼是計時器？
計時器是一種用於計數時脈或外部訊號以進行時間控制的硬體模組。與基於軟體的延遲不同，硬體計時器提供更高的精度和更低的 CPU 負載。
2. 計時器的主要功能
計時和計數：累積時脈來測量經過的時間或計數事件。
週期性中斷：當計時器達到預設值時觸發中斷，從而實現週期性任務（例如，感測器資料收集、顯示更新）。
PWM 波形產生：為馬達控制和 LED 調光等應用產生可調佔空比訊號。
3. 常用計時器模式
計時器支援多種操作模式：
- Free-Running Mode：連續計數直至重置，非常適合週期性中斷和循環任務。
- One-Shot Mode：達到預設值後停止，通常用於一次延遲或固定寬度脈衝。
- Input Capture Mode：記錄外部事件（例如上升/下降沿）發生時的計時器數值，可用於測量訊號頻率、脈衝寬度和週期。
- PWM (脈衝寬度調變) Mode：產生具有可設定佔空比的 PWM 訊號。不同的 PWM 子模式（例如，快速 PWM、相位/頻率校正 PWM）可滿足特定需求。
4.計時器的實際應用
- 延遲和週期性中斷：確保感測器採樣或顯示更新等任務的精確計時。
- PWM 訊號產生：控制馬達轉速和 LED 亮度。
- 輸入訊號測量：分析通訊和控制系統中的外部訊號。
5. 開始使用計時器
對於剛接觸計時器的工程師，建議先從開發板（例如 Microchip、STM32 或 Silicon Labs）開始嘗試簡單設定。例如，嘗試設定一個簡單的定時器中斷或 PWM 輸出來觀察實際結果。