STC单片机学习笔记杂记

大***

狂热*** 发表于 2026-3-24 18:10
执行OTA程序耗时比较长
需要暂时关闭看门狗

原来如此👻那么就只能用软件启动的方式开启看门狗了，不然没法软件关闭。

大***

最近学了下PCA的内容，但在更新学习笔记之前，先浪费一层楼嘟囔几句……

　　今天看到论坛有人抱怨例程复杂，不够简单。
　　于是试着换位思考了一下，感觉其实并不算是无理抱怨，只是他想要的大概是那种“喂饭级”的例程。
　　但是换到另一个位置思考，例程这种东西，就是把功能实现出来的参考而已。随着学习单片机的编程，发现同一个功能，可以用很多种方法实现，对于不那么专业的人来说，总有一种或几种方法用起来比较顺手。所以对于别人分享的例程，如果想拿来参考，首先应该报以感谢的态度，然后再去研读里面的内容，分析程序作者的思路，进而消化成自己的理解。如果觉得自己的方法更好，不妨也拿出来分享，至于好不好，也应该敢于接受来自他人的评判。
　　至于例程是否属于“喂饭级”，要喂饭，也得先知道你习惯的“口味”才可以。相信以论坛上的专业大佬们的水平，在了解“口味”的前提下，完全可以给出合口味的程序思路。
　　关于那些例程，对于我这种初学者来说，大部分也确实比较难懂，但那也只是因为我个人基础差。在我看来，那些例程虽然算不上“喂饭级”，但也足够算得上是“保姆级”了。保姆嘛，避免磕磕碰碰，必要的时候拉扯一把，就已经尽职尽责了。至于吃饭，还是要自己学会拿筷子。

　　查手册、扒例程、最后自己写出跑得起来的程序……在学习的过程中，例程里的很多编程思路和代码的表达方法，经常能让我从满脸迷茫，到豁然开朗，再到欣喜若狂。
　　迷茫的是虽然例程完完整整地摆在那，但是对于一些关键点的说明和注释，却比较模糊或者没有。类似的例子还有一些教材书籍，记得曾经买过一本单片机的教材，结果除了重要注释比较少之外，例程更是一塌糊涂，比如本该是讲解几种功能的综合应用的章节，却单独把一套完整的TFT彩屏的驱动代码印了上去（还没有注释！），从驱动函数到显示函数甚至上K字节的字库和图片数组，洋洋洒洒占了好多页（网络时代了，难道还指望对着书页把几K字节的代码手敲进电脑吗？！），反而跟章节有关的内容却需要自己去寻找归纳。
　　不过豁然开朗的地方就是在这个“寻找和归纳”的过程中。再说回到例程，在跟手册和其他文章帖子等等的交叉学习之后，逐渐摸到了例程作者的思路，以及代码的实际意思。这个过程并不美丽，但是一旦踏过这一步，随之而来的就是“欣喜”了。
　　“欣喜”之后，就是带着思路自己尝试写程序，当自己敲出的程序顺利运行出了想要的结果之后，才是真正的“欣喜若狂”。在一次又一次的“若狂”之后，还是需要静下心来继续学习，提防把“若狂”变成了“真狂”，毕竟学无止境。尤其是像我这种初学者，切不可狂妄到拿着自己的“小狂”，去对别人的劳动吹毛求疵。

　　曾经有位老师给我讲，读书学习的过程共分两步：
　　　第一步是“把书读厚了”，书（例程）只是一个资料库，在学习的过程中，把自己的迷惑和疑问都塞进去，于是书会越来越厚；
　　　第二步是“把书读薄了”，就是带着疑问，通过请教老师、查阅资料，把迷惑扫除，把疑问解开，最后书里的内容就会变成自己的理解，各种知识点都会变得凝练，于是这本书甚至会变得比之前还要薄。

　　这个过程虽然艰苦，但是也的确充满乐趣。那么接下来就是把手册里的PCA章节“读厚了”的学习笔记。

大***

一、什么是PCA/CCP/PWM

芯片手册中的这个章节叫“PCA/CCP/PWM”，于是产生第一个疑问，“什么是PCA/CCP/PWM”？

PCA：Programmable Counter Array（可编程计数器阵列）

　　PCA是STC单片机内部的一个多功能硬件模块，包含一个16位计数器和多个捕获/比较模块，可配置为多种工作模式，如 Capture（捕获）、Compare（比较）、PWM（脉宽调制）输出等。

　　CCP：Capture / Compare / PWM（捕获/比较/脉宽调制）

　　　　CCP是PCA模块的三大核心功能的统称，描述的是PCA模块在具体应用时的三种工作模式，而非独立的模块名称。

　　　　PWM：Pulse Width Modulation（脉宽调制）

　　　　　　PWM是一种通过调节方波占空比来控制平均功率或电压的技术，常用于LED调光、电机调速等场景。PCA模块可硬件实现PWM输出，无需CPU干预。

简言之：

PCA是硬件模块的名称

　　CCP是其功能分类的统称

　　　　PWM是PCA的CCP功能之一

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开始学习的过程中，由于不想搞得太复杂，于是打算用一个STC8G1K08最小系统板和几颗LED，一边学习一边进行实验。

STC8G系列单片机内部集成了3组PCA模块。不同型号和封装，包含的PCA模块数量和引脚的分配会有所不同。比如：

• STC8G1K08，8脚封装的没有PCA模块，16/20脚的则只有两组PCA模块；
• STC8G1K08A，有三组PCA模块，但是分配的引脚跟其它STC8G的不同。
  

因为使用的是20脚的STC8G1K17，所以使用两组模块中的第一组进行学习。

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二、PCA用到的寄存器

使用PCA模块，需要通过以下寄存器。

1、P_SW1（PCA功能脚切换）

通过配置 P_SW1 寄存器的Bit_5、Bit_4两个位，进行CCP引脚切换。

CCP_S[1:0]：PCA功能脚选择位

ECI：是 External Capture Input （外部捕获输入）的缩写，主要用于PCA模块的外部脉冲源的输入。

CCP0：第一组CCP模块

CCP1：第二组CCP模块

CCP2：第三组CCP模块

2、PCA控制寄存器（CCON）

CF：PCA计数器溢出中断标志。

　　当PCA的16位计数器计数发生溢出时，硬件自动将此位置1，并向CPU提出中断请求。

CR：PCA计数器允许控制位。

　　0：停止PCA计数，

　　1：启动PCA计数

CCFn（n=0,1,2）：PCA计数器溢出中断标志。

　　当PCA模块发生匹配或者捕获时，硬件自动将此位置1，并向CPU提出中断请求。

注意：CF和CCFn共用一个中断号，所以需要通过CF和CCFn判断是由哪一个中断行为触发的。

　　　四个中断标志位均需要软件清零。

3、PCA模式寄存器（CMOD）

CIDL：空闲模式下是否停止PCA计数。

　　0：空闲模式下PCA继续计数

　　1：空闲模式下PCA停止计数

CPS[2:0]：PCA计数脉冲源选择位

ECF：PCA计数器溢出中断允许位。

　　0：禁止PCA计数器溢出中断

　　1：使能PCA计数器溢出中断

4、PCA计数器寄存器（CL，CH）

PCA计数器是由CL和CH两个8位寄存器组合成的一个16位计数器，CL为低8位，CH为高8位。

计数器每个PCA时钟自动加1。

5、PCA模块模式控制寄存器（CCAPMn）

ECOMn：允许PCA模块n的比较功能

CCAPPn：允许PCA模块n进行上升沿捕获

CCAPNn：允许PCA模块n进行下降沿捕获

MATn：允许PCA模块n的匹配功能

TOGn：允许PCA模块n的高速脉冲输出功能

PWMn：允许PCA模块n的PWM脉宽调制输出功能

ECCFn：允许PCA模块n的匹配/捕获中断

6、PCA模块模式捕获值/比较值寄存器（CCAPnL，CCAPnH）

• 当PCA模块捕获功能使能时，CCAPnL和CCAPnH用于保存发生捕获时的PCA的计数值（CL和CH）；
• 当PCA模块比较功能使能时，PCA控制器会将当前[CH:CL]中的计数值与保存在[CCAPnH:CCAPnL]中的值进行比较，并给出比较结果；
• 当PCA模块匹配功能使能时，PCA控制器会将当前[CH:CL]中的计数值与保存在[CCAPnH:CCAPnL]中的值进行比较，看是否匹配（相等），并给出匹配结果。
  

7、PCA模块PWM模式控制寄存器（CCA_PWMn）

EBSn[1:0]:PCA模块n的PWM位数选择

XCCAPnH[1:0]：10位PWM的第9位和第10位的重载值

XCCAPnL[1:0]：10位PWM的第9位和第10位的比较值

EPCnH：PWM模式下，重载值的最高位

　　　　8位PWM的第9位，7位PWM的第8位，6位PWM的第7位，10位PWM的第11位

EPCnL：PWM模式下，比较值的最高位

　　　　8位PWM的第9位，7位PWM的第8位，6位PWM的第7位，10位PWM的第11位

注意：在更新10位PWM的重载值时，必须先写高两位XCCAPnH[1:0]，再写低8位CCAPnH[7:0]。

大***

三、PCA工作方式

PCA模块的工作核心是一个16位计数器和一系列捕获、比较的机制。
概括来说，PCA的工作方式就是两个环节：

• 以计数器的计数值为基础。PCA的绝大部分功能都依赖于这个计数值。
• 对目标信号跟计数值进行匹配/捕获，然后根据结果进行相应的输出。
  

1、计数环节
　　通过置位PCA控制寄存器的CR位（CCON[6]）启动PCA计数器之后，计数器使用指定的脉冲源，从设定的16位起始值[CH:CL]开始不断加1，直到达到最大值65535后溢出归零。这跟系统定时器的工作过程类似。
　　脉冲源通过PCA模式寄存器的CPS位（CMOD[3:1]）进行选择，包括：

• 系统时钟（比如STC8G，根据需要可以配置为SYSclk/1,/2,/4,/6,/8,/12）
• 定时器0（Timer0）
• 外部计数脉冲源（通过ECI脚输入）
  

PCA计数器的溢出有两种方式：

• 从设定的起始值[CH:CL]开始计数，在超过16位最大值65535的时候溢出；
• 计数器从0开始计数，当超过匹配/捕获值寄存器[CCAPnH:CCAPnL]设定的阈值的时候溢出。
  

每当PCA计数器溢出时，都会自动将溢出中断标志位（CF或者CCFn）置1。

• 计数器溢出中断，由CMOD寄存器的ECF位（CMOD[0]）开启/关闭，对应的中断标志位是CF（CCON[7]），需要手动清零。
• 阈值溢出中断，由CCAPMn寄存器的ECCFn位（CCAPMn[0]）开启/关闭，对应的标志位是CCFn（CCON[2:0]），需要手动清零。
  

如果使能了相应的溢出中断功能，则会触发中断。



2、比较/捕获环节
　　通过PCA模块模式控制寄存器（CCAPMn），可以开启PCA模块n的比较、匹配和捕获的功能。以及开启中断。
　(1)比较功能
　通过将ECOMn位（CCAPMn[6]）和MATn位（CCAPMn[3]）置1，可以使能PCA模块的比较和匹配功能。
　当比较功能使能时（ECOMn=1，MATn=1），PCA控制器会通过16位比较器，将当前的[CL:CH]的计数值与对应模块n的比较值[CCAPnH:CCAPnL]进行比较，并给出比较结果。
　如果比较结果相同，则匹配成功，会触发对应模块的匹配中断（CCFn置1，需手动清零）。
　从效果方面来看，PCA模块的比较功能其实也相当于一个定时器。






　(2)捕获功能
　　PCA的捕获模式主要用于精确捕获外部输入信号的边沿事件（如上升沿、下降沿或双边沿），并自动记录发生该事件时PCA计数器的当前值。

　　通过CCAPPn位（CCAPMn[5]）和CCAPNn位（CCAPMn[4]）可以对捕获方式进行选择。

• 将CCAPPn位置1，可以对外部CCPn管脚的输入信号的上升沿进行捕获；
• 将CCAPNn位置1，可以对外部CCPn管脚的输入信号的下降沿进行捕获；
• 也可以将CCAPPn、CCAPNn位都置1，可以对外部输入信号的上升沿和下降沿都进行捕获。
  

　　当捕获功能使能时，对模块的外部管脚CCPn的输入跳变进行采样。
　　此时[CCAPnH:CCAPnL]用于保存指定通道采样到有效跳变时的PCA的计数值[CH:CL]；
　　如果还开启了捕获中断（CCAPMn[0]:ECCFn=1），还会触发对应的捕获中断（CCFn被硬件置1，需手动清零）。

　　捕获功能记录的是一个特定信号发生的确切时间点，因此可以通过多次记录的数值，实现跟速度频率有关的功能，比如测量速度、脉宽、频率等等。
　　另外，由于可以通过输入脉冲的上升沿、下降沿或者双边沿触发中断，也可以作为外部中断功能的扩展，以弥补外部中断引脚的数量和功能不足的情况。

大***

四、PCA都能干啥
　　通过PCA模块的比较和捕获功能的搭配组合，可以实现很多实用的功能。

1、模拟一个软件定时器
　　在学习这部分内容之前，先复习了一下单片机内部的定时器的知识。这样理解起来会更容易一些。因为传统的定时器其实也是一个计数器。
　　通过PCA模块可以模拟出类似定时器的效果。之所以说“模拟”，是因为它本身并不是一个定时器，而是能够实现跟定时器一样的操作过程和定时效果。

使用PCA模块实现软件定时器功能有两种方式：

• 第一种方式是通过PCA模块的计数器溢出中断，直接产生定时效果。
• 第二种方式是使用PCA模块的比较值寄存器跟计数器结合产生定时效果
  

两种方式的区别在于：

• 第一种方式是让计数器从设定的起始值开始计数，以16位最大值65535作为溢出上限；
• 第二种方式则是让计数器从0开始计数，以比较/捕获值寄存器设定好的阈值作为溢出上限。
  

理解了这些区别，这两种方式实现起来也都比较简单。
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(1)第一种方式：通过计数器溢出中断CF，产生定时效果。
　(1-1) 第一步，设置计数器的起始值
　　根据CMOD[3:1]选择的PCA脉冲源的频率，可以计算出需要的定时时长的脉冲周期数。
　　所以，用16位计数器上限最大值65535减去这个脉冲周期数，就可以得到计数器的起始值。将这个值赋值给计数器寄存器[CH:CL]。
比如：
系统时钟频率：SYSclk = 24Mhz
时钟脉冲源频率：CMOD[3:1]=000  （SYSclk/12）
一个周期的时长：1000000μs/(24000000/12) = 0.5μs
最大定时时长：0.5μs*65535 = 32768μs = 32.768ms
定时1ms的脉冲数：1000μs/0.5μs = 2000
所以定时1ms的计数器起始值[CH:CL]就是65535-2000=63535=0xF82F

再比如：
系统时钟频率：SYSclk = 30Mhz
时钟脉冲源频率：CMOD[3:1]=100  （SYSclk/1）
一个周期的时长：1000000μs/30000000 = 0.033μs（1/30）
最大定时时长：0.033μs*65535 = 2184.5μs = 2.1845ms
定时1ms的脉冲数：1000μs/0.033μs = 30000
所以定时1ms的计数器起始值[CH:CL]就是65535-30000=62535=0xF447


　(1-2) 第二步，启动计数器
　　通过将PCA控制寄存器CCON[6]的CR位写1来启动计数器。（记得EA=1打开总中断）
　　计数器启动之后，从设定的初始值[CH:CL]开始加1。

　(1-3) 第三步，处理计数器溢出中断事件
　　当PCA计数器[CH:CL]的值超过16位最大值65535后，就会自动将溢出中断标志位CF置1，并触发溢出中断。此时就可以在中断函数中编写需要的操作。

*关键事项：

• 因为[CH:CL]计数器在每次溢出溢出之后，会自动从0开始重新计数，而不会自动重载起始值，所以需要在中断事件函数中重新设置[CH:CL]的起始值。
• 编写触发中断后要做的工作。（比如count++）
• CF标志需手动清零（CF=0），防止程序重复进入中断。
  

*思考问题：
　如果在中断函数中没有将CF标志位清零会怎样？

• CF标志位被硬件置位之后，只能由软件清零，硬件不会自动复位；
• 在PCA计数器第一次溢出之后，若中断函数中未执行CF=0，退出中断函数后CF仍保持为1。之后CPU每过一个系统时钟周期，都会重复检测一次溢出标志，并且发现CF=1且溢出中断已使能，就会持续重新进入这个中断，从而形成中断的“死循环”！
• 重新进入中断的时间间隔，并不是按照PCA设定的脉冲时钟频率，而是按照系统时钟的频率进入。比如SYSclk=24MHz，PCA脉冲频率=SYSclk/12，那么重复进入中断的间隔就是系统时钟的大约41.67ns，而非12分频之后的500ns，重复检测的间隔被“系统时钟”锁定了，和PCA的分频设置彻底无关了。
  

**实验验证：
{实验程序1}
系统主频SYSclk=24MHz
PCA脉冲源选择SYSclk/12（CPS[2:0]=000）,所以一个脉冲周期为0.5μs。
在中断函数中
　重新装填计数器初始值[CH:CL]为65535-2000（1ms为2000个脉冲周期）；
　给全局变量IsrCount++，统计进入中断的次数；
　CF=0清除溢出标志位。
在main函数的while(1)循环里
　判断如果IsrCount的值大于等于1000（达到1000ms），则IsrCount=0;
　并且Led = !Led; 让LED端口电平翻转。
实验现象1：LED亮1s灭1s循环闪烁。

现将中断函数中的CF=0注释掉，再次运行程序。
实验现象2：LED依然在闪烁，但是闪烁频率明显变快了。

重新编写一个闪灯程序，
　在while(1)循环中，使用ISP生成的微秒延时函数每隔41700μs执行一次Led=!Led；
实验现象3：LED闪烁频率跟实验现象2基本一致。

结果证明：如果没有及时将CF标志位清零，CPU会按照系统时钟频率反复检测标志位，并且重复进入该中断。

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(2)第二种方式：通过计数器和比较值寄存器的值匹配产生中断，现定时器效果。
　　STC8G单片机的PCA包含了三个通道：CCP0、CCP1和CCP2。
　　每个通道都有一组16位的捕获/比较寄存器[CCAPnH:CCAPnL]。这个寄存器的值就是触发比较中断的计数阈值。n代表启用通道编号（0,1,2）。

　(2-1) 第一步，设置计数器寄存器[CH:CL]的起始值
　　让起始值[CH:CL]=0，让计数器从0开始累加。
　　累加的速度由脉冲源的频率决定。比如跟前面一样，将CMOD寄存器的CPS[2:0]三个位设置为000，使用系统频率的1/12，每个脉冲周期为0.5μs。

　(2-2) 第二步，设置比较值寄存器[CCAPnH:CCAPnL]的值
　　根据CMOD[3:1]选择的PCA脉冲源的频率，可以计算出需要的定时时长的脉冲周期数。
　　将这个周期数赋值给寄存器[CCAP0H:CCAP0L]，作为计数器溢出上限的阈值。
　　在计数器计数过程中，这个寄存器值不会被硬件修改，只能手动设置。所以如果后续不需要改变，就只需要在初始化的时候设置一次就可以了。

　(2-3) 第三步，配置模式控制寄存器CCAPMn
　　置位ECOMn位（CCAPMn[6]），使能CCPn的16位比较器；
　　置位MATn位（CCAPMn[3]），开启CCPn的匹配功能。
　　置位ECCFn位（CCAPMn[0]），开启CCPn的匹配中断。

　　比如要让通道0每1ms触发一次中断，需要2000个脉冲周期，就让[CCAP0H:CCAP0L]的值等于2000。
　　而且因为计数器计数值每次可能达不到最大值，所以可以不开启计数器溢出中断ECF。

　　PCA计数器每次计数，都会将[CH:CL]的值跟[CCAPnH:CCAPnL]设定的值进行比较，如果两个值相等（匹配），就会触发该通道的匹配中断（CCFn）。
　　利用这一机制，就可以实现软件定时器的效果。

　(2-4) 第四步，启动PCA计数器
　　通过置位PCA控制寄存器的CR位（CCON[6]）来启动PCA计数器。（记得EA=1打开总中断）
　　计数器启动之后，计数器寄存器[CH:CL]从设定的初始值0开始累加。

　(2-5) 第五步，处理中断事件
　　在[CH:CL]累加的过程中，会跟比较值寄存器[CCAPnH:CCAPnL]的值进行比较。当[CH:CL]的值跟[CCAPnH:CCAPnL]的值相等时，PCA模块会置位相应通道的中断标志位CCFn，并触发PCA中断。
　　由于PCA模块的CF中断和CCFn中断共用同一个中断向量号（7），所以进入中断后，需要对CCFn标志位的值进行判断，来确定是否是所用通道产生的中断。如果判断CCFn的值是1，则进入中断事件的代码。
　　进入中断后，[CH:CL]的值会继续累加。所以首先需要在中断函数里将[CH:CL]手动复位成0，重新开始计数；
　　然后将该中断标志位CCFn置0，防止中断函数重复进入该中断事件；
　　同时可以加入进入中断后需要的操作功能代码。

**实验验证：
{实验程序2}
系统主频SYSclk=24MHz；
PCA脉冲源选择SYSclk/12（CPS[2:0]=000）,所以一个脉冲周期为0.5μs；
初始化计数器[CH:CL]的值为0；
初始化比较值[CCAPnH:CCAPnL]的值为2000（定时1ms的周期数）；
LED端口初始值1，点亮灯珠。
在中断函数中
　重新装填计数器初始值[CH:CL]为0；
　通过对全局变量IsrCount++; 进行累加，记录进入中断的次数；
　CCF0=0清除比较中断标志位。
在main函数的while(1)循环里
　判断如果IsrCount的值大于1000（一次中断1ms，1000次就是1s），则执行Led =!Led; 让LED端口的电平翻转；
　并且将IsrCount=0; 将统计的次数清零。
实验现象：LED亮1s灭1s循环闪烁。

*思考问题：
　如果没有将CCF0=0清除比较标志位，会发生什么？
　　首先，[CH:CL]的值会反复置0，永远达不到[CCAPnH:CCAPnL]设置的值；
　　同时IsrCount的值会以系统时钟的频率累加，每记录1000次，仅经过了41.67ns×1000= 41.67ms，灯珠闪烁的频率约等于12KHz，远高于人眼对闪烁感知的临界值（80～100Hz左右），所以肉眼完全看不出灯珠闪烁，几乎就是“常亮”状态了。

大***

四、PCA都能干啥

2、高速脉冲输出
　　在前面的软件定时器的学习中，通过置位ECOMn位（CCAPMn[6]）和MATn位（CCAPMn[3]），使用PCA模块的比较和匹配功能产生指定时间长度的中断，实现了软件定时器的效果。
　　与此同时，如果将TOGn位（CCAPMn[2]）置1，当PCA计数器的计数值[CH:CL]与模块比较寄存器[CCAPnH:CCAPnL]的值相匹配时，PCA模块的输出端口CCPn的输出电平也将触发翻转。


　　因为通过P_SW1寄存器的PCA功能脚切换位（P_SW1[5:4]），可以选择使用第几组PCA模块，

　　所以其中的CCPn（n=0,1,2）就是对应模块的对外输出引脚。

使CCPn输出电平的产生翻转的过程由两个环节构成：

• 启动PCA计数器之后，[CH:CL]从0开始向上计数，并将[CH:CL]的值与[CCAPnH:CCAPnL]的值进行比较；
• 当开启了高速脉冲输出模式（MATn=1）时，如果[CH:CL]与[CCAPnH:CCAPnL]的值相匹配，就会立即触发CCPn的电平翻转。如果开启了匹配中断功能（ECCFn=1），还会同时触发匹配中断（CCFn被硬件置1后，需软件清零）。
  

这个【计数 → 比较/匹配 → 电平翻转】的过程，就实现了脉冲输出的效果。

　　在这个过程中，电平翻转的阈值[CCAPnH:CCAPnL]如果不需要改变，可以在初始化的时候预先配置好。也可以在程序中重新写入新的阈值，改变脉冲的宽度。
而计数器寄存器[CH:CL]的值，在触发中断之后会继续计数。所以在每次触发中断之后需要手动清零。
　　由于输出的脉冲周期最快可以等于一个系统时钟周期，从而输出的脉冲频率可以达到几十MHz。这个速度在脉冲速度的定义范围里属于高速脉冲，所以可以叫做“高速脉冲输出”。

*关键事项
(1)为什么（CCAPnL， CCAPnH）必须先写低位再写高位？
　　在芯片手册的【高速脉冲输出模式结构图】里有红字标注的“必须先写CCAPnL”，强调在配置比较寄存器的时候必须先写低位再写高位。

　　原因的本质是关系到比较器使能位（ECOMn）相关的一些状态控制机制：

• 先写低位CCAPnL时，ECOMn会被置0，关闭比较器，数值只会存在缓冲里，不会立刻同步到比较器；
• 写完高位CCAPnH的瞬间，硬件会一次性把「低位 + 高位」完整载入16位比较器，并且将ECOMn位重新置1，使能比较器；
• 反过来：如果先写高位、再写低位，ECOMn可能处于未预期的状态，导致无法正确使用写入的数据，可能导致使PWM输出异常或定时器功能失效。
  

　　因此，先写低位再写高位，可以保证寄存器数据的原子更新。

　　PCA的这个赋值顺序的要求，在定时器、串口、ADC、PWM等外设中也同样有效：

• 定时器：例程中可以看到，装载过程都是先写TL后写TH，保证原子更新；
• UART波特率发生器：16位重装值先写TL再写TH，保证原子更新；
• ADC结果寄存器：先读ADC_RESL，再读ADC_RES，可以避免转换过程中数值跳变；
• PWM 占空比寄存器：先写低位，再写高位，保证占空比一次性更新，无毛刺
  

(2)给CCAPnL和CCAPnH寄存器赋值的操作对ECOMn位有什么影响？
　　基于上一个问题，在程序中分别给CCAPnL和CCAPnH赋值，同时读取ECOMn位的状态并赋值给LED，观察LED的亮灭状态：

• 只给CCAPnL赋值，不给CCAPnH赋值，此时ECOMn位不论之前是否置1，都会被置0；
• 不给CCAPnL赋值，只给CCAPnH赋值，此时ECOMn位不论之前是否置0，都会被置1；
  

　　单片机的这个机制，猜测一是为了提高PCA的工作效率，二是避免忘记开启比较功能的误操作。但是也要重视这一机制，防止阈值赋值错误导致时序混乱。

**实验验证：
{实验程序3}
系统主频SYSclk=24MHz
在PCA配置代码中
　PCA脉冲源选择SYSclk/12（CPS[2:0]=000）,所以一个脉冲周期为0.5μs；
　使能通道0的比较功能ECOM0=1；
　使能通道0的匹配功能MAT0=1；
　使能高速脉冲输出功能TOG0=1；
　设置溢出阈值[CCAP0H:CCAP0L]为2000（1ms中断一次）；
　PCA计数器[CH:CL]清零；
　启动计数器CR=1。
在中断函数中
　重新装填计数器初始值[CH:CL]为0；
　给全局变量IsrCount++，统计进入中断的次数；
　清除匹配溢出标志CCF0=0。
在main函数的while(1)循环里
　判断如果IsrCount的值达到1000（1000ms），则IsrCount=0；
　让LED端口电平翻转Led = !Led。
实验现象：LED亮1s灭1s循环闪烁。

大***

四、PCA都能干啥

3、捕获外部电平跳变
　　PCA模块除了跟定时器有关的功能之外，还具有捕获外部信号的功能。
　　通过P_SW1寄存器的PCA功能脚切换位（P_SW1[5:4]），可以选择使用哪一组PCA模块。

　　其中的CCP0、CCP1、CCP2就是对应模块的外部输入引脚

　　启用PCA模块的捕获功能，需要配置ECOMn寄存器的CCAPPn位（ECOMn[5]）和CCAPNn位（ECOMn[4]）。
　　启用捕获功能之后，就可以检测PCA模块的外部输入引脚CCPn的电平跳变。

可以捕获的电平跳变方式有三种：

• 当CCAPPn位置1时，捕获电平上升沿的跳变；
• 当CCAPNn位置1时，捕获电平下降沿的跳变；
• 当CCAPPn位和CCAPNn位都置1时，可以同时捕获上升沿和下降沿两种跳变。
  

当外部引脚（CCPn）检测到配置好的电平跳变（上升沿、下降沿或双边沿）时：

• PCA自动将当前计数器的值（CH:CL）锁存到对应的捕获寄存器[CCAPnH:CCAPnL]中；
• 同时置位该通道的捕获标志（CCFn=1）；
• 若使能中断，则触发中断请求，通知CPU有事件发生。
• 此过程由PCA硬件完成，无需CPU干预，确保高精度和实时性。
  

使用捕获功能需要以下步骤：

• 选择脉冲源（可选）
  

　　通过 CMOD 寄存器的CPS[2:0]位设置PCA计数器脉冲源（系统时钟、定时器0、ECI引脚输入）。

• 选择捕获模式
  

　　设置对应通道的CCAPMn寄存器的CCAPPn、CCAPNn，选择捕获模式。

• 连接外部信号
  

　　将待测信号接入PCA捕获引脚（CCPn）。

• 启动PCA计数器（可选）
  

　　设置CR=1启动计数器。

• 使能捕获中断
  

　　设置ECCFn=1使能捕获中断。

• 处理中断事件
  

　　在中断服务程序中完成需要的操作。比如对中断事件的响应，或者读取捕获值[CCAPnH:CCAPnL]的值；并清除捕获中断标志CCFn。
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通过捕获功能可以实现一些跟电平跳变相关的功能。
(1) 作为外部中断功能的扩展
　(1-1) 第一步，选择输入引脚
　　　通过P_SW1寄存器的CCP_S位，切换PCA模块，从而选定了CCPn输入引脚。
　(1-2) 第二步，选择捕获边沿
　　　通过ECOMn寄存器的CCAPPn位（ECOMn[5]）和CCAPNn位（ECOMn[4]）选择上升沿、下降沿或者双边沿触发捕获中断。
　(1-3) 第三步，处理中断事件
　　　触发中断时，对应的CCPn也会被置1。比如CCP2捕获到有效电平，则CCF2被硬件置1。
　在中断服务程序中，根据CCFn判断为需要的中断之后，即可完成需要的操作，比如切换LED亮灭状态等。最后清除捕获中断标志CCFn，防止重复进入该中断。

*关键事项：
由于捕获功能不依赖于PCA模块的计数器，所以单纯用来捕获外部中断时，可以不用开启PCA计数器以及溢出中断等。

**实验验证：
{实验程序4}
系统主频SYSclk=24MHz。
在PCA模块初始化函数中
　配置P3.7引脚位准双向口模式，并开启内部上拉电阻；
　使能CCP2通道捕获外部下降沿CCAPP2（CCAPM2[5]）=0; CCAPN2（CCAPM2[4]）=1;
在中断函数中
　判断CCF2=1时，让LED1端口的电平翻转，并清空中断标志CCF2=0。
实验现象1：每次按下连接在P3.7端口的按键，LED1会进行亮灭切换。

然后将CCP1通道配置成比较匹配模式的软件定时器
在PCA模块初始化函数中
　添加PCA脉冲源选择SYSclk/12（CPS[2:0]=000）,一个脉冲周期为0.5μs。
　添加代码将ECOM1、MAT1、ECCF1位置1
　添加CCAP1的比较阈值[CCAP]为2000个脉冲（1ms）
在中断函数中
　添加判断CCF1=1时，将计数器[CH:CL]清零，IsrCount++，CCF1=0;
在main函数的while(1)循环中
　每当IsrCount=1000（1s），LED2端口的电平翻转，并将IsrCount清零。
实验现象2：LED2每1s亮/灭一次；每次按下P3.7端口的按键，LED1会进行亮灭切换。


(2) 测量外部脉冲
　　在开启PCA模块的捕获外部信号之后，如果同时开启了PCA计数器，那么每次检测到有效的电平跳变，模块都会将当时的计数值[CH:CL]自动写入捕获值寄存器[CCAPnH:CCAPnL]。
　　此时可以在捕获中断的函数中，将捕获寄存器的值读取出来。经过多次捕获，将记录下的脉冲数进行对比，可以换算出每个电平跳变的时间间隔，从而计算出信号的频率。
　　还可以在中断函数中记录触发中断的次数，从而得到外部输入的脉冲数。

*注意事项

• 在中断函数中必须手动清除CCFn标志，否则会重复进入中断；
• 在中断或主循环中读取捕获值[CCAPnH:CCAPnL]的时候，必须先读低字节（CCAPnL），再读高字节（CCAPnH），以确保数据一致性。
• 如果信号频率过高，需确保PCA时钟足够快，避免漏捕；
  

*应用场景

• 频率/周期测量：记录两个连续上升沿或者下降沿之间的时间差；
• PWM脉宽测量：捕获上升沿和下降沿，计算一个周期内的高电平持续时间；
• 编码器接口：捕获正交脉冲的边沿，实现位置/速度检测；
• 超声波测距：捕获回波信号的起始和结束时刻，计算超声波飞行时间。
  

**暂无实验

大***

四、PCA都能干啥

4、PWM输出
　　PWM脉宽调制是使用程序来控制波形的占空比、周期、相位的一种技术。

PWM波形可以通过多种方式产生：

• 通过软件延时函数控制高低电平输出的时间，从而达到不同的PWM周期和占空比；
• 通过定时器实现；
• 通过PCA模块实现。
  

用PCA模块实现PWM输出功能，是将软件定时器、高速脉冲输出等功能结合得到的高级用法。

(1) 通过PCA计数器溢出时间实现PWM
　　通过给PCA计数器[CH:CL]装填不同的起始值，在对应的溢出中断函数中对指定端口输出的电平进行翻转，实现输出的高低电平的不同时长，达到PWM的效果。

**实验验证：
{实验程序5}
系统主频SYSclk=24MHz。
PCA脉冲源选择SYSclk/12（CPS[2:0]=000）,所以一个脉冲周期为0.5μs。
定义PWM占空比数值PWM_Duty，数值范围是0～1。
定义PWM脉宽PWM_PulseWidth为20000（10ms）
定义LedState为LED亮灭状态（1-亮，0-灭）
在CF溢出中断函数中
　翻转LedState的状态，LedState=!LedState;
　当LedState=1的时候，将高电平持续时长赋值给PCA计数器
　　　[CH:CL] = 65535-(u16)(PWM_PulseWidth * PWM_Duty);
　当LedState=0的时候，将低电平持续时长赋值给PCA计数器
　　　[CH:CL] = 65535-(u16)(PWM_PulseWidth * (1-PWM_Duty));
　让LED端口的电平状态等于LedState。
通过按键KeyDown和KeyUP改变PWM_Duty的值，每次变化0.1
实验现象：点击KeyDown按键，LED逐渐变暗；点击KeyUP按键，LED逐渐变亮。
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(2) 通过PCA计数器溢出中断次数实现PWM
　　设定在一个脉宽之内占空比高电平占用的脉冲次数作为分界，通过PCA计数器进入溢出中断的次数，低于分界输出高电平，否则输出低电平，实现输出的高低电平的不同时长，达到PWM的效果。

**实验验证：
{实验程序6}
系统主频SYSclk=24MHz。
PCA脉冲源选择SYSclk/12（CPS[2:0]=000）,所以一个脉冲周期为0.5μs。
定义PWM占空比数值PWM_Duty，数值范围是0～100。
定义PCA脉宽PCA_PulseWidth为200（0.1ms）。
定义IsrCount记录进入中断的次数。
定义LedState为LED亮灭状态（1-亮，0-灭）。
在CF溢出中断函数中
　切换LedState的状态，LedState=!LedState;
　重新装填[CH:CL]起始值（65535-PWM_PulseWidth）；
　IsrCount++，累加进入中断次数；
　清除中断标记CF=0。
在main函数的while(1)循环中
　如果IsrCount的值大于100，则清零；
　如果IsrCount的值小于占空比PWM_Duty的值，则LedState=1；
　如果IsrCount的值大于等于占空比PWM_Duty的值，则LedState=0；
　让LED端口电平等于LedState。
通过定时器0中断
　每隔1ms检测一次KeyDown和KeyUP按键是否按下；
　通过两个按键改变占空比PWM_Duty的值，每次改变10。
实验现象：点击KeyDown按键，LED逐渐变暗；点击KeyUP按键，LED逐渐变亮。
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(3) 通过PCA软件定时器实现PWM
　　将一个脉宽之内高电平和低电平占用的脉冲数，分别对比较值寄存器[CCAPnH:CCAPnL]进行赋值，通过不同时长的匹配溢出中断，翻转端口输出的电平状态，实现PWM功能。

**实验验证：
{实验程序7}
系统主频SYSclk=24MHz。
PCA脉冲源选择SYSclk/12（CPS[2:0]=000）,所以一个脉冲周期为0.5μs。
定义PWM占空比数值PWM_Duty，数值范围是0～1。
定义PWM脉宽PWM_PulseWidth为20000（10ms）
定义CCP0_THOLD_1为高电平持续时间阈值
定义CCP0_THOLD_0为低电平持续时间阈值
定义LedState为LED亮灭状态（1-亮，0-灭），初始化LedState=1。
在PCA初始化函数中
　PCA计数器起始值[CH:CL]为0。
　配置CCAPM0寄存器，启用ECOM0、MAT0和ECCF0。
　启动PCA计数器。
在CCF0中断函数中
　将比较值寄存器[CH:CL]清零。
　翻转LedState的状态，LedState=!LedState;
　当LedState=1的时候，将高电平持续时长的阈值赋值给比较值寄存器
　　　[CCAP0H:CCAP0L] = CCP0_THOLD_1;
　当LedState=0的时候，将低电平持续时长的阈值赋值给比较值寄存器
　　　[CCAP0H:CCAP0L] = CCP0_THOLD_0;
　让LED端口的电平状态等于LedState。
通过按键KeyDown和KeyUP改变PWM_Duty的值，每次变化0.1
实验现象：点击KeyDown按键，LED逐渐变暗；点击KeyUP按键，LED逐渐变亮。

**关键事项：
　由于PCA比较寄存器与计数器同步机制的硬件边界原因，当PCA模块的计数器在溢出到归零的瞬间，会因硬件延迟产生一个极窄的电平脉冲（通常为1~2个系统时钟周期）。
　因此当比较值处在溢出阈值时，会在溢出→归零的瞬间，产生非法的电平毛刺。

• 当 PWM_Duty = 0    → CCAP0 = 0x0000 → 硬件毛刺 → LED闪一下亮
• 当 PWM_Duty = 100% → CCAP0 = 0xFFFF → 硬件毛刺 → LED闪一下灭
  

体现在LED上就是输出的电平被每个周期的微弱打断，从而形成闪烁。

有几种解决方案：

• 当PWM_Duty在上下边界时，使用判断语句强制State=1或State=0。
• 将PWM_Duty的数值范围的上下限向内偏移一点儿，避开0%和100%的边界。（比如占空比是0～255，就把边界设置成1和254）
  

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(4) 通过PCA模块的PWM脉宽调制模式实现PWM输出
　　前面几种方式都是通过繁琐的配置和判断来实现PWM输出；除此之外PCA模块还自带了PWM输出的功能，可以输出6位/7位/8位/10位的PWM信号。
　　这是一种高效、低CPU占用的硬件级脉宽调制方案，更加适合特别适合LED调光、电机控制等实时性要求高的场景。

脑子不大够用了，先潜水继续啃资料了。。。。。。

。。。。。。
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。。。
。。
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大***

补充笔记


1、关于用定时器0作为PCA模块的输入脉冲源时的定时器中断问题
　　在学习使用定时器0作为PCA模块的时钟源时，由于手册和ISP里都没有相关的例程和说明，几位老师的教程视频也都没有提及具体操作，所以自己进行了尝试。
一开始是直接用了一个之前用过的定时器0初始化函数

void Timer0_Init(void) //1毫秒
{
    u16 T0_RELOAD = (65536 - (float)SYSCLK / 12 * 1 / 1000);  //定时周期1毫秒

    AUXR &= 0x7F;   //设置定时器0 时钟12T模式
    TMOD &= 0xF0;  //设置定时器0模式，16位自动重载
    TL0 = (u8)T0_RELOAD & 0xFF;  //设置定时初始值低8位
    TH0 = (u8)(T0_RELOAD>>8) & 0xFF;  //设置定时初始值高8位 
    TF0 = 0;  //清除TF0标志
    TR0 = 1;  //定时器0开始计时
    ET0 = 1;  //启用定时器中断
}
复制代码

并将PCA模块的脉冲源设置成“定时器0的溢出脉冲”（CPS[2:0]=010）
　　结果发现PCA并不能正常工作。

然后尝试设置定时器0和PCA的中断优先级
　　将PCA的中断优先级设置成高于定时器0的中断优先级，
　　结果PCA依旧不正常工作。

最后尝试将最后那行：定时器0的中断关闭（ET0=0）
　　然后PCA终于正常工作了！

于是先把前天发的CPS列表的010一行做一下补充：

然后分析了一下前面代码错误的原因：
　　因为手册里明确写了“定时器0的溢出脉冲”，但没有更多相关叙述，所以一开始误以为也需要定时器中断来实现。
　　但是查阅了一下这个脉冲触发计数的过程：
　　　PCA 计数脉冲 = 定时器0 的“溢出信号”
　　　　当定时器0用作PCA脉冲源时，溢出信号直接由硬件送给PCA，不需要软件处理中断。
　　　　也就是说PCA模块每捕捉到一次 Timer0 溢出，PCA计数器+1；
　　　　这个溢出信号是硬件自动触发的，不需要 CPU 干预；
　　　　更不需要进入Timer0中断服务函数。
　　　如果打开了定时器0中断（ET0=1），则会发生致命问题：
　　　　Timer0溢出会被中断服务函数抢走。
　　　　Timer0一溢出，CPU立刻跳去执行Timer0中断，
　　　　PCA还没来得及捕捉这个溢出信号，就被中断打断了，于是导致PCA计数不准。
　　设置中断优先级也不会起作用。
所以当定时器0用作PCA脉冲源时必须关闭定时器0的中断！

**实验验证：
{实验程序8}
系统主频SYSclk=24MHz；
配置定时器0位12T模式，16为自动重载，溢出周期1ms；
在PCA配置函数中
　PCA脉冲源选择定时器0溢出脉冲（CPS[2:0]=010）；
　配置PCA通道0位比较匹配模式（ECOM0=1, MAT0=1）;
　初始化比较值[CCAPnH:CCAPnL]的值为500（500ms）；
　初始化计数器[CH:CL]的值为0；
　启动PCA计数器（CR=1）。
在中断函数中
　重新装填计数器初始值（CL=0; CH=0;）；
　将LED端口电平进行翻转（Led=!Led;）；
　清除比较中断标志位（CCF0=0）。
实验现象1：LED每秒闪烁一次。

然后尝试在定时器配置函数里添加使能定时器中断的语句（ET0=1）。
实验现象2：LED上电快速闪烁一下之后不再闪烁。


**继续思考
在PCA中断函数中，对[CH:CL]是先清零还是后清零？
　　从查阅网上的例程时看到，有些是把（CL=0;CH=0）放在中断函数的最后，也就是先清空标志位，再运行中断事件语句，最后将计数器清零。
从中断函数运行的时间轴来看

先清零的过程：
　　匹配中断 → 清零CL/CH → 清除CCF0 →  LED翻转  → 中断返回
这个过程中，计数器[CH:CL]的值是
　　　500     →        0        →     0+Δ1   → 0+Δ1+Δ2 → 从0+Δ1+Δ2继续计数

后清零的过程：
　　匹配中断 →   清除CCF0   →    LED翻转    → 清零CL/CH  → 中断返回
这个过程中，PCA计数器的值是
　　　500     →     500+Δ1    → 500+Δ1+Δ2 →         0        → 从0开始计数

可以发现，由于中断函数里的每步操作，都必须消耗一定的系统时钟周期，所以后清零方式的计数过程中，在两次清零之间会多出若干个时钟周期的累积(Δ1+Δ2)，从而会产生计时的误差。


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2、顺便复习一下寄存器寻址
　　在尝试设置PCA和定时器0优先级的时候注意到一件事情：
　　两个优先级的低位都可以直接使用“PPCA”和“PT0”进行赋值；
　　而高位“PPCAH”和“PT0H”却在头文件里没有定义，不能直接使用。

原因是：
　　“PPCA”和“PT0”都属于中断优先级控制寄存器 IP，地址是 B8H；
　　而“PPCAH”和“PT0H”都属于高中断优先级控制寄存器 IPH，地址是 B7H。

在芯片手册里明确注明了“注意：寄存器地址能够被8整除的才可进行位寻址，不能被8整除的则不可位寻址”


B8H /8 = 184 / 8 = 23　　（可以整除）
B7H /8 = 183 / 8 = 22……7（不可整除）

所以在头文件里只有“PPCA”和“PT0”可以通过sbit进行声明。
而“PPCAH”和“PT0H”只能通过直接通过 IPH 进行设置，或者用其它方式自行定义。

这时候就可以模仿一下AiCube生成的设置优先级的代码，写一个比处理了。

#define TIMER0_SetIntPriority(n)   PT0  = ((n)&1); \
                                   IPH &= 0xFD;    \
                                   IPH |= ((n>>1)<<1);
复制代码

#define PCA_SetIntPriority(n)      PPCA = ((n)&1); \
                                   IPH &= 0x7F;    \
                                   IPH |= (((n>>1)<<1)<<7);
复制代码

顺便，PCA脉冲源也可以用这样的方式进行选择：

#define PCA_SetClockSource(n)      CMOD &= 0xF1; \
                                    CMOD |= (n)<<1;
#define PCA_CLK_SYSCLKD12()        PCA_SetClockSource(0)
#define PCA_CLK_SYSCLKD2()         PCA_SetClockSource(1)
#define PCA_CLK_TIMER0OV()         PCA_SetClockSource(2)
#define PCA_CLK_ECI()              PCA_SetClockSource(3)
#define PCA_CLK_SYSCLK()           PCA_SetClockSource(4)
#define PCA_CLK_SYSCLKD4()         PCA_SetClockSource(5)
#define PCA_CLK_SYSCLKD6()         PCA_SetClockSource(6)
#define PCA_CLK_SYSCLKD8()         PCA_SetClockSource(7)
复制代码

其实整个过程挺坎坷的。。。
一开始是用前面的SYSclk/12作为脉冲源的闪灯程序，
忘记了一个脉冲是1μs，1000个脉冲中断一次，1000次中断翻转一次LED端口的电平，
结果就是切换成定时器0作为脉冲源之后，始终看不到LED闪烁。


就在这一个小疏忽上折腾了好久，最后重新梳理思路的时候才发现了这个乌龙。
定时器0设定的是1ms溢出一次，PCA计数器计数1000次也就是1s中断一次，LED又等了1000个中断（1000秒=16.7分钟！！！）才会闪烁，能看到闪烁才有鬼了。。。。