第十八章 machine.Timer类实验

       本章将介绍machine模块中的Timer类，即定时器类。通过本章的学习，读者将学习到machine模块中Timer类的使用。

       本章分为如下几个小节：

       18.1 machine.Timer类介绍

       18.2 硬件设计

       18.3 程序设计

       18.4 运行验证

        18.1 machine.Timer类介绍

       machine.Timer类是machine模块内提供的类，该类主要用于访问和控制Kendryte K210硬件上的定时器，硬件定时器可以用来定时触发任务或者处理任务，当到了设定的时间，硬件定时器便会触发中断，并且硬件定时器的计时精度相比软件定时器要高得多。CanMV中的machine.Timer类定义了在给定时间段（或在一段延迟后执行一次回调）指定回调的基本操作，并同时可以配置machine.PWM类实现使用硬件定时器输出PWM，其中machine.PWM类将在后续的章节中进行讲解。

       machine.Timer类提供了Timer构造函数，用于创建一个Timer对象，Timer构造函数如下所示：

class Timer(id, channel, mode=Timer.MODE_ONE_SHOT, period=1000, unit=Timer.UNIT_MS, callback=None, arg=None, start=True, priority=1, div=0)

       通过Timer构造函数可以通过指定参数创建并初始化一个Timer对象。

       id指的是定时器的编号，可以是Timer.TIMER0、Timer.TIMER1或Timer.TIMER2，它们分别对应Kendryte K210硬件上的定时器0、定时器1和定时器2。

       channel指的是定时器的通道编号，可以是Timer.CHANNEL0、Timer.CHANNEL1、Timer.CHANNEL2或Timer.CHANNEL3，它们分别对应Kendryte K210硬件定时器的通道0至通道3。

       mode指的是Timer对象的模式，当为Timer.MODE_ONE_SHOT时，Timer对象会在超时一次后自动停止（单次定时器），当为Timer.MODE_PERIODIC时，Timer对象会在超时后自动重新开始计时，直到被手动停止计时（周期定时器），当为Timer.MODE_PWM时，Timer对象将用于配合machine.PWM类生成PWM。

       period指的是Timer对象的超时时间，具体的时间单位由unit参数决定。

       unit指的时Timer对象超时时间的单位，可以是Timer.UNIT_S、Timer.UNIT_MS、Timer.UNIT_US或Timer.UNIT_NS，它们分别对应秒、毫秒、微秒和纳秒。

       callback指的是Timer对象的超时回调函数，Timer对象将在计时超时后指定该函数，需要注意的是，该函数是在中断上下文中被指定的。

       arg指的是传递给Timer对象超时回调函数的参数。

       start指的是是否在Timer对象构造成功后便开始计时，当为True时，Timer对象会在被构造成功后便开始计时，当为False时，Timer对象在被构造成功后并不会开始计时。

       priority指的是Timer对象对应硬件定时器的中断优先级，可以指1~7，数值越小，中断优先等级越高。

       div指的是Timer对象对应硬件定时器的分频系数。

       Timer构造函数的使用示例如下所示：

from machine import Timer
 
def timer_timeout_cb(timer):
    print("Timer timeout!")
 
timer0 = Timer(Timer.TIMER0, Timer.CHANNEL0, mode=Timer.MODE_PERIODIC, period=500, unit=Timer.UNIT_MS, callback=timer_timeout_cb, arg={"id": Timer.TIMER0}, start=False, priority=1, div=0)

       machine.Timer类为Timer对象提供了start()方法，用于开启Timer对象的计时，start()方法如下所示：

Timer.start()

       start()方法用于开启Timer对象的计时，方法执行后，Timer对象便开始计时。

       start()方法的使用示例如下所示：

from machine import Timer
 
timer = Timer(Timer.TIMER0, Timer.CHANNEL0, start=False)
timer.start()

       machine.Timer类为Timer对象提供了stop()方法，用于停止Timer对象的计时，stop()方法如下所示：

Timer.stop()

       stop()方法用于停止Timer对象的计时，方法执行后，Timer对象便会停止计时，也不会再执行超时回调函数。

       stop()方法的使用示例如下所示：

from machine import Timer
 
timer = Timer(Timer.TIMER0, Timer.CHANNEL0, start=True)
timer.stop()

       machine.Timer类为Timer对象提供了restart()方法，用于重新开始Timer对象的计时，restart()方法如下所示：

Timer.restart()

       restart()方法用于重新开始Timer对象的计时，不论Timer对象是否处于计时状态，当restart()方法执行后，Timer对象便会重新开始计时。

       restart()方法的使用示例如下所示：

from machine import Timer
 
timer = Timer(Timer.TIMER0, Timer.CHANNEL0, start=True)
timer.restart()

        18.2 硬件设计

       18.2.1 例程功能

       1. 创建一个超时周期为500毫秒的周期定时器，并再其超时回调函数中控制红色LED切换亮灭状态

       2. 按下KEY0按键后启动周期定时器计时

       3. 按下KEY1按键后停止周期定时器计时

       18.2.2 硬件资源

       1. 双色LED

              LEDR - IO24

       2. 独立按键

              KEY0按键 - IO18

              KEY1按键 - IO19

       18.2.3 原理图

       本章实验内容，主要讲解machine.Timer类的使用，无需关注原理图。

        18.3 程序设计

       18.3.1 machine.Timer类

       有关machine.Timer类的介绍，请见第18.1小节《machine.Timer类介绍》。

       18.3.2 程序流程图

图18.3.2.1 machine.Timer类实验流程图

       18.3.3 main.py代码

       main.py中的脚本代码如下所示：

from board import board_info
from fpioa_manager import fm
from maix import GPIO
import time
from machine import Timer
 
fm.register(board_info.LEDR, fm.fpioa.GPIO0)
fm.register(board_info.KEY0, fm.fpioa.GPIOHS0)
fm.register(board_info.KEY1, fm.fpioa.GPIOHS1)
ledr = GPIO(GPIO.GPIO0, GPIO.OUT, value=1)
key0 = GPIO(GPIO.GPIOHS0, GPIO.IN, GPIO.PULL_UP)
key1 = GPIO(GPIO.GPIOHS1, GPIO.IN, GPIO.PULL_UP)
 
# Timer超时回调函数
def timer_timeout_cb(timer):
    arg = timer.callback_arg()
    if arg["id"] == Timer.TIMER0:
        ledr.value(not ledr.value())
 
# 构造Timer对象
timer0 = Timer(Timer.TIMER0, Timer.CHANNEL0, mode=Timer.MODE_PERIODIC, period=500, unit=Timer.UNIT_MS, callback=timer_timeout_cb, arg={"id": Timer.TIMER0}, start=False, priority=1, div=0)
 
while True:
    if key0.value() == 0:
        time.sleep_ms(20)
        if key0.value() == 0:
            # 启动Timer
            timer0.start()
            while key0.value() == 0:
                pass
    elif key1.value() == 0:
        time.sleep_ms(20)
        if key1.value() == 0:
            # 停止Timer
            timer0.stop()
            while key1.value() == 0:
                pass
    time.sleep_ms(10)

       可以看到，首先是初始化使用到独立按键和LED的IO，然后定义了一个函数作为Timer的超时回调函数，函数主要实验了变更LED状态的功能。

       接着便构造了一个Timer对象，Timer对象使用的是硬件定时器0的通道0，并且是一个每间隔500毫秒超时一次的周期定时器。

       最后就是在一个循环中读取按键的状态，当读取到KEY0按键被按下，则启动Timer对象计时，当读取到KEY1按键被按下，则停止Timer对象计时。

        18.4 运行验证

       将DNK210开发板连接CanMV IDE，并点击CanMV IDE上的“开始(运行脚本)”按钮后，此时，若按下KEY0按键，则可以看到红色LED因Timer对象以500毫秒的周期超时而以1000毫秒的周期进行亮灭闪烁，若接着按下KEY1按键，则可以看到红色LED因Timer对象被停止计时而保持当前的状态，不再闪烁。