13、嵌入式系统中的定时操作与定时器详解

嵌入式系统中的定时操作与定时器详解

1. 嵌入式系统中的时钟信号

在嵌入式系统里，同步信号对于避免未定义状态至关重要。时钟信号就起到了这样的作用，在其每个上升沿或下降沿执行操作，而在上升沿或下降沿之间不进行操作，从而避免了逻辑门中的未定义状态，使得微控制器内的所有操作能够同步进行。

1.1 作为时钟信号源的振荡器

振荡器是一种能产生周期性方波的电子电路，这个方波就是我们所需的时钟信号。所以，需要时钟信号的嵌入式系统通常会配备振荡器。振荡器有两个重要特性：准确性和响应时间。准确性指的是时钟信号频率的精确程度，响应时间则是振荡器达到稳定状态并产生所需频率时钟信号所需的时间。

主要有两种类型的振荡器：阻容（RC）振荡器和晶体振荡器。
- RC 振荡器 ：基本的施密特触发器 RC 振荡器如图 6.2 所示。时钟信号的频率由电阻（R）和电容（C）的值决定。其工作原理是，当电容充电时，施密特触发器输出为高电平；电容放电时，输出为低电平，这样就能产生所需的周期性时钟信号。RC 振荡器常被用作微控制器的内部振荡器，因为其组件可以集成到硬件生产过程中，使用时无需额外组件，而且价格便宜、响应时间快。不过，由于使用了无源组件，其准确性较低，并且准确性还会受到温度和电源电压变化的影响。
- 晶体振荡器 ：晶体振荡器电路如图 6.3 所示。时钟信号的频率由晶体决定，晶体就像一个滤波器，只允许特定频率的信号通过。使用晶体振荡器时，除晶体和电容外的组件都集成在微控制器内部，但晶体无法集成在微控制器内，需要作为外部单元添加到系统中。晶体振荡器的响应时间相对较长，但准确性比 RC 振荡器高。在图