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

在嵌入式系统的运行中，时间管理至关重要。时钟信号和定时器是实现精确时间控制的关键组件，下面将详细介绍嵌入式系统中的时钟信号、振荡器以及定时器的相关知识。

1. 嵌入式系统中的时钟信号

在嵌入式系统里，为避免逻辑门出现未定义状态，需要同步信号。时钟信号就用于此目的，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，从而确保微控制器内的所有操作同步进行。

1.1 振荡器作为时钟信号源

振荡器是产生周期性方波的电子电路，此方波即我们所需的时钟信号。因此，需要时钟信号的嵌入式系统应配备振荡器。振荡器有两个重要特性：精度和响应时间。精度指时钟信号频率的精确程度，响应时间则是振荡器稳定并产生所需频率时钟信号的时间。

主要有两种类型的振荡器：电阻 - 电容（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 R 和 C 组件的值决定。其工作原理是：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，从而产生所需的周期性时钟信号。RC 振荡器主要用作微控制器的内部振荡器，因为其组件可添加到硬件生产过程中，无需额外组件，且价格便宜、响应时间快。但由于使用了无源组件，其精度较低，且精度会受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，晶体是仅允许特定频率信号通过的滤波器。使用晶体振荡器时，除晶体和电容外的组件置于微控制器内，但晶体不能放在微控制器内部，需作为外部单元添加到系统