一．实验目的

（1）熟悉定时中断计时的工作及编程方法

（2）理解定时器模块的输入捕捉、输出比较、脉宽调制（PWM）功能的基本原理。

（3）掌握定时器模块的输入捕捉、输出比较、脉宽调制（PWM）编程方法。

（4）理解 PWM 占空比的含义。

（5）进一步深入理解 MCU 和 C#串口通信的编程方法。

二．实验内容

1．验证性实验

1）验证样例程序（ch07-Timer）中（TPM-Timer），主要功能是实现通过开发板上 TPM0计数，10ms 产生一次中断，每中断 100 次累加计时，并通过调试串口输出“MCU 记录的相对时间：00:00:01”，“00:00:01”为中断记录的时间，同时蓝色指示灯闪烁一次。

实验步骤如下：

（1）将样例 TPM-Timer 程序下载至目标板；

（2）将“TTL-USB 串口线”的“USB 端口”接 PC 机的 USB 口，串口线的串口接开发板上的串口 2（3 根，RX 接蓝线，TX 接白线，GND 接黑线）；

（3）打开串口调试工具或 ch06-UART 文件夹中的“C#2010 串口测试程序”进行串口通信测试；

（4）分析理解 main.c 程序和中断服务例程 isr.c。

2）验证样例程序（ch07-Timer）中（TPM-incap-outcomp-pwm），主要功能是实现在 TPM1中断服务例程中，改变 TPM1 模块通道 0 占空比，使其占空比从 0.0 逐渐变大到 100.0，再从 100.0 逐渐变小到 0.0，如此反复，可以通过示波器看到 PTA4 输出的方波占空比的变化，从小到大再从大到小，循环执行。将 TPM0 的第 0 通道 PTC1 引脚配置为输出比较功能，TPM2 的第 0 通道 PTA1 引脚配置为输入捕捉功能，将输出比较引脚 PTC1 连接至 PTA1 输入捕捉引脚，通过调试串口输出捕捉值。

实验步骤如下：

（1）将样例 TPM-incap-outcomp-pwm 程序下载至目标板；

（2）通过导线将输出比较引脚 PTC1 连接至 PTA1 输入捕捉引脚；

（3）将“TTL-USB 串口线”的“USB 端口”接 PC 机的 USB 口，串口线的串口接开发板上的串口 2（3 根，RX 接蓝线，TX 接白线，GND 接黑线）；

（4）打开串口调试工具或 ch06-UART 文件夹中的“C#2010 串口测试程序”进行串口通信测试；

（5）分析理解 main.c 程序和中断服务例程 isr.c。

2．设计性实验

（1）复制样例程序（TPM-Timer），利用该程序框架实现：通过串口调试工具或 ch06-UART 文件夹中的“C#2010 串口测试程序”发送当前系统时间如：“10:55:12”来设置开发板上的初始计时时间。

请在实验报告中给出 MCU 端程序 main.c 和 isr.c 流程图及程序语句。

（2）复制样例程序（TPM-incap-outcomp-pwm），利用该程序框架实现：将开发板上的接绿灯的引脚设为 PWM 功能，通过串口调试工具或 ch06-UART 文件夹中的“C#2010 串口测试程序”发送数值 0~100，改变绿灯的亮度。

请在实验报告中给出 MCU 端程序 main.c 和 isr.c 流程图及程序语句。

3．进阶实验★

（1）复制样例程序（TPM-Timer），利用该程序框架实现：通过 C#程序界面显示系统当前时间，通过按钮发送当前系统时间给 MCU 来设置开发板上的初始计时时间，MCU 将计时时间发送给 C #进行显示。C#界面设计如如图 1 所示。不断电运行一段时间后，请给出MCU 和 PC 系统时间的误差是多少？

请在实验报告中给出 MCU 端程序 main.c 和 isr.c 流程图及程序语句和 C#方主要程序段。

三．实验步骤和结果

1．验证性实验

（1）对中断函数以及main函数的理解

中断函数：

中断函数主要实现时间的累加。由于10ms产生一次中断，所以每经过100次中断则时间累加1s。在中断函数中通过g_time数组保存当前的时间，通过SecAdd1()函数实现对时间数组g_time的1s累加。

Main函数：

Main首先初始化定时器构件，设定其中断周期，之后对g_time数组进行初始化（初始化为00：00：00），每当时间发生变化（即g_time数组不等于上次记录下的时间）时，控制小灯改变亮暗，同时将时间输出到串口调试助手上。

2．设计性实验

（1）通过串口发送时间，设置开发板上的初始计时时间

思路分析：

在原代码中，g_time数组是用来记录时间的，每隔一秒，便会在中断中增加一秒。
通过串口，用组帧的方式，将时间发送到传口，串口获取时间后，将时间传到g_time数组中，则g_time便会继续增加时间。

流程图：

串口中断函数流程图：

主函数流程图：

具体代码如下：

串口中断代码：

void UART2_IRQHandler(void)

{

    uint_8 ch;

    uint_8 flag = 1;

    

    DISABLE_INTERRUPTS;

    

    ch = uart_re1(UART_2, &flag);

    if (1 == flag)

    {

     g_flag=CreateFrame(ch,g_getTime);

        uart_send1(UART_2, ch);

    }

        

    ENABLE_INTERRUPTS;

}

主函数代码：

if (g_flag) {

g_flag=0;

g_time[0] = g_getTime[2] * 10 + g_getTime[3];

g_time[1] = g_getTime[5] * 10 + g_getTime[6];

g_time[2] = g_getTime[8] * 10 + g_getTime[9];

remember=g_time[2];

printf("\r\n初始时间设置成功！时间设置为：%02d:%02d:%02d",g_time[0],g_time[1],g_time[2]);



}

if (g_time[2] != remember)      //判断秒钟是否发生变化

{

light_change(LIGHT_BLUE);  //蓝色运行指示灯状态变化

printf("\r\nMCU记录的相对时间：%02d:%02d:%02d", g_time[0], g_time[1],

g_time[2]);

remember = g_time[2];



}

（2）通过TPM程序的PWM功能改变duty值来控制小灯亮度

思路分析：

Duty的值是由三位数决定的，而串口发送的是字符串，并且每一个字符存在不同位置。
由分析可知，首先将组帧中duty三位数的值分别减去’0’字符
其次将三位数分别乘以对应的权值相加，获取duty值，
最后将duty值传到update函数中

流程图：

串口中断函数：

Main函数：

具体代码如下：

串口函数：

void UART2_IRQHandler(void)

{

    uint_8 ch;

    uint_8 flag = 1;



    DISABLE_INTERRUPTS;



    ch = uart_re1(UART_2, &flag);

    if (1 == flag)

    {



     g_flag=CreateFrame(ch,g_buffer);

        uart_send1(UART_2, ch);

        if(g_getTime[0]=='P'&&g_buffer[1]==1){

         g_getDuty=g_ buffer [2]-'0';

        }else if(g_getTime[0]=='P'&&g_ buffer [1]==2){

         g_getDuty=(g_ buffer [2]-'0')*10+(g_ buffer [3]-'0');

        }else if(g_getTime[0]=='P'&&g_ buffer [1]==3){

g_getDuty=(g_ buffer [2]-'0')*100+g_ buffer [3]-'0')*10+(g_ buffer [4]-'0');

        }

    }



    ENABLE_INTERRUPTS;

}

Update部分：

duty=g_getDuty;

tpm_clear_int(1);     //清TPM1的溢出中断标志

pwm_update(TPM1_CH0,duty);    //PWN更新

3．进阶实验★

（1）通过C#实现一个按钮，获取系统当前时间，并且通过串口发送给开发板，设置开发板计时时间，并继续计时。

思路分析：

设计实验1已经实现MCU获取时间以其为初始时间计时，则本次实验主要实现C#部分的代码即可
C#中，在form中添加一个按钮，在按钮的响应事件中获取当前系统的时间，并且把当前系统的时间通过组帧的方式发送到串口中。

C#界面设计：

流程图：

串口中断函数流程图：

主函数流程图：

具体代码如下：

串口程序及主程序同设计性实验1，C#程序如下：

按钮响应事件：

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            string t = DateTime.Now.ToLongTimeString().ToString();

            string s;

            if (t.Length == 7)

            {

                s = "P80" + t + "C";

            }else

            {

                s = "P8" + t + "C";

            }

            this.TbSCISend.Text = s;

            BtnSCISend_Click(sender, e);

        }

不断电运行一段时间（11分钟）之后发现，MCU发来的时间变慢，较实际时间相差5分钟左右。

四．实验总结（需加入心得体会）

通过本次实验，我熟悉了定时器的工作原理，学会了定时中断计时的编程方法，理解了PWM占空比的含义及使用方法，同时进一步深入理解了MCU和C#通信的编程方法。在实验过程中，我对于PWM占空比理解一直有偏差，在同学的帮助下，我更加深入的理解了占空比的原理，也让我明白了同学之间互相帮助能够使彼此都获得更大的进步。