EFR32MG21(Series 2)定時器作為頻率信號發生器
關鍵詞：
ZigBee, EmberZnet, TIMER, Frequency, 頻率，定時器，MG21, EFR32, ONE-SHOT, PWM
在我司項目研發中，偶然發現EFR32MG21(本文稱為MG21)這款ZigBee芯片的性能和配置都特別好，而我們項目剛好用到定時器來進行電機控制，燈光調色等，於是認真的去了解這個芯片定時器的功能，發現有30個多工作模式可以用，經過仔細了解，對於我們會使用到的工作方式作一個說明。也歡迎同行進行開發交流。由於這個定時器工作方式實在太多，我們僅僅會將用到的功能單獨成文。這里先介紹的是定時器作為信號發生器。
MG21的定時器功能特別強大和復雜，也可以用來給其他設備提供時鍾，為了降低設備對時鍾晶振和芯片的需要，也可以直接使用它給其他設備提供時鍾。一個稍為復雜的設備可能會用到多個時鍾，如果對時鍾的要求不是十分嚴格，則可參考本法。
頻率范圍
首先要說明的是時鍾的頻率是有限制的，而且不會十分的精准，我們在使用zigbee協議之后，MG21的高頻時鍾也就是38.4MHZ的晶振，本文的時鍾信號發生器也會是在這個時鍾基礎上進行分頻所得。
MG21定時器頻率計算公式為：
[ ftimer = fclk / (2^(perscale+1) x (top + 1)) ]
因此在不改變分頻數prescale的條件下，可以配置的頻率為 292.96Hz~19.2Mhz。每個定時器還可以通過對時鍾進行最高1024次分頻，從面得到頻率0.2861Hz的信號，這相當於一個周期的時間為3.495秒的信號。這里是用於時鍾信號，因此可以認為理論都是50%占空比的方波，但實際上會略有偏差，實測也有可能會是52%。
測試工具和方法
經過理論上的計算之后，我們可以對開發板進行編碼測試，測試時可以使用示波器，也可以使用夢源制作的USB邏輯分析儀（型號DSLogic Plus）。用它可以進行測試信號，然后在電腦軟件上可以直接顯示出信號的數字波型。 它的最大采樣速率為400MHz，所以也滿足了這次的測量的要求。
為了能夠測試結果是否可行，我還們還要讓EFR32MG21輸出信號，使用一個開發板，在任何一個Zigbee工程當中，增加代碼讓他輸出信號到指定的引腳，（注意避開協議棧默認會占用的引腳），將邏輯分析儀的表筆接到開發板對應引腳上，即可開始測量。開發板可以選擇官方的SLWSTK6006A或者我們公司新一信息的NEWBIT-ZDK-2。以官方的為例，接線如下：
圖2 邏輯分析與ZigBee開發板的連接方法
測量的結果
下載程序並測量信號，所目標設置為1M時，得到的圖3的波形。結果顯示是1.01MHz, 計算其誤差在1%。對寄存器進行修改，經過測試大致得到如下的規律：
表1
| TOP值 |
0 |
1 |
10 |
100 |
65535 |
| 輸出頻率 |
19.05MHz |
9.52Mhz |
1.75Mhz |
190.11KHz |
292.93Hz |
上表反映的測量的讀數，與理論值並沒有完全相符，但差別非常小，對於時鍾精准度要求不那么高的話，可以直接使用。
圖3 定時器輸出設置為1MHz的輸出波形
測試的代碼
定時器的代碼不多，而且也不需要Simplicity studio v4進行配置，為方便大家的測試和使用，我們將所用的代碼開源於https://gitee.com/newbitcode/efr32mg_peri。部分代碼如下：
| // timer configuration void nb_timer_init(void) { uint32_t timerFreq = 0; // Initialize the timer TIMER_Init_TypeDef timerInit = TIMER_INIT_DEFAULT; // Configure TIMER0 Compare/Capture for output compare TIMER_InitCC_TypeDef timerCCInit = TIMER_INITCC_DEFAULT;
timerInit.prescale = timerPrescale1; timerInit.enable = false; timerCCInit.mode = timerCCModeCompare; timerCCInit.cmoa = timerOutputActionToggle;
// configure, but do not start timer TIMER_Init(TIMER0, &timerInit);
// Route Timer0 CC0 output to PC3 GPIO->TIMERROUTE[0].ROUTEEN = GPIO_TIMER_ROUTEEN_CC0PEN;
GPIO->TIMERROUTE[0].CC0ROUTE = (TIMER0_GPIO_PORT << _GPIO_TIMER_CC0ROUTE_PORT_SHIFT) | (TIMER0_GPIO_PIN << _GPIO_TIMER_CC0ROUTE_PIN_SHIFT);
TIMER_InitCC(TIMER0, 0, &timerCCInit);
// Set Top value // Note each overflow event constitutes 1/2 the signal period timerFreq = CMU_ClockFreqGet(cmuClock_TIMER0)/(timerInit.prescale + 1); int topValue = timerFreq / (2*OUT_FREQ) - 1; TIMER_TopSet (TIMER0, topValue);
/* Start the timer */ TIMER_Enable(TIMER0, true); } |
有關Simplicity Studio軟件安裝請進頁面，搭建EFR32 ZigBee開發環境>>
。在開發和測試的過程中，感謝世強元件的工程師給予的支持。