單片機(jī)（MCU）應(yīng)該知道當(dāng)前的日期和時(shí)間。他們還經(jīng)常需要測量預(yù)定的時(shí)間段，并跟蹤經(jīng)過的時(shí)間。例如，一個(gè)典型的應(yīng)用程序可能會反復(fù)詢問MCU自應(yīng)用程序本身啟動(dòng)以來已經(jīng)過去了多長時(shí)間。另一個(gè)應(yīng)用程序可以指示MCU每秒發(fā)出128次特定信號。程序還會經(jīng)常告訴MCU在采取一些進(jìn)一步的行動(dòng)或轉(zhuǎn)換到其他一些進(jìn)程之前等待一些指定的時(shí)間。在這些情況中的每一種情況下，以及在許多其他情況下，MCU必須使用一個(gè)或多個(gè)定時(shí)器。這些定時(shí)器通常作為MCU本身的外設(shè)功能實(shí)現(xiàn)。（見圖1）

當(dāng)然，軟件確實(shí)可以自行控制等待時(shí)間，不依賴硬件定時(shí)器的服務(wù)，只需保持CPU被非生產(chǎn)性步驟占用即可。這種方法如圖2所示。如果我們假設(shè)CPU需要1μs（微秒；百萬分之一秒）來執(zhí)行一次循環(huán)迭代，我們可以通過將初始值設(shè)置為有效地實(shí)現(xiàn)1秒的等待100萬次，然后循環(huán)100萬次。這種方法的一個(gè)主要問題是它壟斷了CPU，CPU忙于數(shù)計(jì)算，以至于無法做任何其他事情。另一個(gè)問題是不能自由設(shè)置計(jì)數(shù)自定義增量，而定時(shí)器支持多種增量，0.1秒，1/1024秒等等。

這種方法的另一個(gè)大問題是它依賴于CPU時(shí)鐘速度。如果程序稍后在具有不同時(shí)鐘速度的不同CPU上運(yùn)行，那么等待時(shí)間也會改變。如果在100MHz PU上運(yùn)行時(shí)等待時(shí)間需要1秒，那么在50MHz PU上運(yùn)行時(shí)將需要2秒。如果希望保持相同的速度，則需要為使用的每臺機(jī)器修改循環(huán)代碼。這將花費(fèi)大量時(shí)間，并且也容易出現(xiàn)許多錯(cuò)誤。因此，在可能的情況下，最好使用硬件來跟蹤時(shí)間。

關(guān)于中斷的簡單介紹

下面簡單介紹一下中斷的概念，它是硬件定時(shí)器操作的一個(gè)基本特征。中斷——顧名思義，中斷當(dāng)前處理以請求立即處理其他一些處理。通過使用中斷，即使CPU忙于做其他事情，也可以引起CPU的注意。

這是廚房的一個(gè)類比。你正在煮一些面條，你想在三分鐘內(nèi)把它們從爐子上拿下來。一種方法是站在一旁盯著時(shí)鐘上的秒針三分鐘；這是軟件在等待循環(huán)重復(fù)一百萬次時(shí)所采用的方法。另一種方法是設(shè)置廚房計(jì)時(shí)器，然后做其他事情，直到鬧鐘“打斷”并重新引起的注意。使用這種方法，可以自由地處理其他任務(wù)，直到出現(xiàn)中斷。

當(dāng)達(dá)到預(yù)定時(shí)間（經(jīng)過時(shí)間；一天中的時(shí)間；完成時(shí)間等）時(shí)，MCU中的各種外設(shè)定時(shí)器通過發(fā)送中斷來提醒CPU。許多其他外設(shè)也使用此類中斷：例如，通知CPU某些監(jiān)視狀態(tài)已更改，或者某些進(jìn)程已啟動(dòng)或結(jié)束。CPU可以一直忙于其他任務(wù)，直到每個(gè)中斷出現(xiàn)，因此整體效率仍然很高。

定時(shí)器和看門狗

MCU最常使用的外設(shè)定時(shí)器是對特定時(shí)間段進(jìn)行計(jì)數(shù)的定時(shí)器，以及發(fā)出周期性中斷的定時(shí)器。RX63N還包括許多其他定時(shí)器，其中一個(gè)用于生成用于伺服電機(jī)控制的PWM（脈寬調(diào)制）信號，另一個(gè)用于測量輸入信號之間的時(shí)間，以及一個(gè)RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）跟蹤當(dāng)前時(shí)間。

嵌入式系統(tǒng)中常用的一種更有趣的定時(shí)器是“看門狗”（WDT：看門狗定時(shí)器），也稱為“cop”（計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行）定時(shí)器。顧名思義，這個(gè)計(jì)時(shí)器的作用是檢測和響應(yīng)計(jì)算機(jī)故障，以便系統(tǒng)可以從失控的程序中恢復(fù)，否則會導(dǎo)致系統(tǒng)凍結(jié)。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)程序時(shí)，它也會將預(yù)定的時(shí)間計(jì)數(shù)寫入WDT。然后WDT會定期自動(dòng)遞減計(jì)數(shù)。如果程序正常結(jié)束，它將在關(guān)閉前清除WDT計(jì)數(shù)值。但是，如果程序掛起，WDT計(jì)數(shù)將繼續(xù)遞減。當(dāng)該值低于0（“下溢”條件）時(shí)，WDT將產(chǎn)生一個(gè)中斷，警告CPU發(fā)生了錯(cuò)誤。