【花雕动手做】CanMV K230 AI视觉模块之使用定时器计时

什么是 CanMV K230？
CanMV K230是一款高性价比的RISC-V边缘AI平台，凭借低功耗、强视觉处理能力和开放的开发生态，成为嵌入式AI开发的理想选择，尤其适合需要快速部署视觉与AI功能的创客、中小企业及教育场景。CanMV 是一套 AI 视觉开发平台，K230 是其核心芯片。该模块结合了图像采集、AI推理、边缘计算等能力，适合嵌入式视觉应用开发。

CanMV：类似 OpenMV 的图像处理框架，支持 Python 编程，简化视觉识别开发流程。
K230 芯片：嘉楠科技推出的 AIoT SoC，采用 RISC-V 架构，内置第三代 KPU（AI加速单元），算力高达 6 TOPS，性能是 K210 的 13.7 倍。

定时器是一种用于精确控制时间和计数的电子装置，广泛应用于单片机系统、工业控制、通信协议管理等领域。以下是关于定时器的详细介绍：
一、核心概念与本质
• 定义
◦ 定时器本质上是对周期性脉冲信号进行计数的装置，通过统计固定频率的脉冲数量实现定时功能。
• 与计数器的关系
◦ 定时器是计数器的特例，区别在于输入信号类型：定时器使用周期固定的内部时钟（如MCU外设时钟），而计数器处理周期不确定的外部脉冲（如I/O引脚信号）。

二、工作原理
• 计数单元
◦ 定时器的核心是一个寄存器，其位数决定了最大计数值（如16位定时器最大计数值为65535）。
• 时钟源与分频
◦ 定时器通过预分频模块调整计数时钟频率，例如将100MHz的TIM CLK分频为1MHz的CK_CNT，以适配不同的定时范围。
• 自动重载机制
◦ 当计数器达到预设终值（ARR寄存器）时，会自动重置初值并触发中断或事件，实现循环定时。

三、分类与功能特性
• 基本定时器
◦ 仅具备基础定时/计数功能，常用于生成时基信号。
• 通用定时器
◦ 集成多路捕获/比较通道，支持PWM输出、输入捕获等功能，适用于电机控制等场景。
• 高级定时器
◦ 增加互补信号输出、死区控制等特性，满足工业级高精度需求。

四、应用场景
• 时间管理
◦ 实现延时控制、周期性任务调度，如LED闪烁、传感器数据采集。
• 通信协议支持
◦ 在Modbus、SIP等协议中用于帧同步检测和超时重传，保障通信可靠性。
• 测量与控制
◦ 通过输入捕获功能测量信号频率或脉宽，或生成PWM波驱动电机。
总之，定时器作为嵌入式系统的核心组件，通过硬件计数与灵活配置实现精准的时间管理。其设计需平衡精度、功耗与实时性，具体实现方式因应用场景而异。

K230 内部包含 6 个 Timer 硬件模块，最小定时周期为 1 微秒。通过这些定时器，可以实现精确的定时和周期性任务。
实验分别设定一个单次定时器和一个周期定时器，单次定时器只会触发一次回调函数，而周期定时器则会在程序进行的过程中，按照设定的周期时长不断地执行回调函数。

项目测试实验代码

#【花雕动手做】CanMV K230 AI视觉识别模块之使用定时器计时         
# 项目功能：演示硬件定时器的使用，包括单次定时和周期定时两种模式

# 导入定时器模块和时间模块
from machine import Timer  # 硬件定时器模块，提供精确的定时功能
import time  # 提供基础的延时功能

def timer_callback_once(t):
    """
    单次定时器回调函数
    One-shot timer callback function
    
    参数说明 | Parameters:
    t: 触发回调的定时器对象 | Timer object that triggered the callback
    
    功能特点 | Features:
    - 只执行一次后自动停止
    - 适用于延时执行特定任务
    - 常用于初始化、单次事件触发等场景
    """
    print("单次定时器触发了！ Single shot timer triggered!")
    print("  此消息只会显示一次 | This message will only appear once")

def timer_callback_periodic(t):
    """
    周期性定时器回调函数
    Periodic timer callback function
    
    参数说明 | Parameters:
    t: 触发回调的定时器对象 | Timer object that triggered the callback
    
    功能特点 | Features:
    - 按照固定周期重复执行
    - 适用于需要定期执行的任务
    - 常用于数据采集、状态监测、控制循环等
    """
    # 获取当前时间戳，精确到毫秒
    current_time = time.ticks_ms()
    print("周期定时器触发了！ Periodic timer triggered!")
    print(f"  时间戳: {current_time} ms | Timestamp: {current_time} ms")

try:
    # 实例化一个软定时器（虚拟定时器）
    # Initialize a virtual timer
    # 参数说明 | Parameters:
    # -1: 表示使用虚拟定时器（软件实现），不占用硬件定时器资源
    # 其他选项：0,1,2... 表示使用特定的硬件定时器
    timer = Timer(-1)
    print("定时器实例创建成功 | Timer instance created successfully")

    # ==================== 单次定时器演示 ====================
    # ==================== One-shot Timer Demo ====================
    
    # 配置单次模式定时器，周期为100ms
    # Configure one-shot timer with 100ms period
    print("\n--- 启动单次定时器 --- | --- Starting One-shot Timer ---")
    timer.init(period=100,              # 定时周期：100毫秒
              mode=Timer.ONE_SHOT,      # 模式：单次触发
              callback=timer_callback_once)  # 回调函数
    
    print("单次定时器已启动，100ms后触发 | One-shot timer started, will trigger after 100ms")
    
    # 等待单次定时器触发完成
    # Wait for one-shot timer to complete
    # 等待200ms确保单次定时器有足够时间触发
    time.sleep(0.2)
    print("单次定时器测试完成 | One-shot timer test completed")

    # ==================== 周期定时器演示 ====================
    # ==================== Periodic Timer Demo ====================
    
    # 配置周期模式定时器，频率为1Hz（周期1秒）
    # Configure periodic timer with 1Hz frequency (1 second period)
    print("\n--- 启动周期定时器 --- | --- Starting Periodic Timer ---")
    timer.init(freq=1,                  # 频率：1Hz (等同于period=1000ms)
              mode=Timer.PERIODIC,      # 模式：周期触发
              callback=timer_callback_periodic)  # 回调函数
    
    print("周期定时器已启动，每秒触发一次 | Periodic timer started, will trigger every second")
    print("将运行4秒，预期触发4次 | Will run for 4 seconds, expected to trigger 4 times")

    # 让周期定时器运行4秒
    # Let periodic timer run for 4 seconds
    # 在此期间，定时器回调函数会每秒执行一次
    start_time = time.time()
    time.sleep(4)
    end_time = time.time()
    print(f"周期定时器运行结束，实际运行时间: {end_time - start_time:.2f} 秒")
    print(f"Periodic timer finished, actual runtime: {end_time - start_time:.2f} seconds")

except Exception as e:
    # 异常处理：捕获并显示定时器操作过程中的任何错误
    # Exception handling: Catch and display any errors during timer operations
    print(f"定时器操作出错 | Error occurred: {e}")
    print("可能的原因 | Possible reasons:")
    print("  - 定时器资源已被占用 | Timer resource already in use")
    print("  - 参数设置超出范围 | Parameter out of range")
    print("  - 硬件定时器不可用 | Hardware timer not available")

finally:
    # 释放定时器资源（无论是否发生异常都会执行）
    # Release timer resources (executed regardless of exceptions)
    
    # deinit()方法的重要作用：
    # - 停止定时器计数
    # - 释放硬件资源
    # - 取消回调函数注册
    # - 避免资源泄漏
    timer.deinit()
    print("\n定时器资源已释放 | Timer deinitialized")
    print("程序正常结束 | Program finished normally")

"""
=== 定时器技术详解 ===

1. 定时器类型：
   - 硬件定时器：精度高，不占用CPU，数量有限
   - 虚拟定时器：软件实现，精度稍低，数量无限制

2. 定时模式：
   - ONE_SHOT: 单次模式，触发一次后自动停止
   - PERIODIC: 周期模式，按固定间隔重复触发

3. 参数配置方式：
   - period: 以毫秒为单位设置周期
   - freq: 以赫兹为单位设置频率
   注意：period和freq是互斥的，只能使用其中一个

4. 精度考虑：
   - 硬件定时器：微秒级精度
   - 虚拟定时器：毫秒级精度，受系统负载影响

=== 预期执行结果 ===
1. 创建定时器实例
2. 启动单次定时器，100ms后触发一次回调
3. 等待200ms确保单次定时完成
4. 启动周期定时器，每秒触发一次回调
5. 运行4秒，周期定时器触发约4次
6. 释放定时器资源，程序结束

实际输出示例：
定时器实例创建成功
--- 启动单次定时器 ---
单次定时器已启动，100ms后触发
单次定时器触发了！ Single shot timer triggered!
单次定时器测试完成
--- 启动周期定时器 ---
周期定时器已启动，每秒触发一次
周期定时器触发了！ 时间戳: 123456 ms
周期定时器触发了！ 时间戳: 123456 ms
周期定时器触发了！ 时间戳: 123456 ms
周期定时器触发了！ 时间戳: 123456 ms
周期定时器运行结束，实际运行时间: 4.00 秒
定时器资源已释放
程序正常结束
"""
复制代码

代码解读：
1. 资源管理：定时器是系统稀缺资源，使用后必须通过deinit()释放
2. 模式选择：
◦ ONE_SHOT：适合延时任务、超时控制
◦ PERIODIC：适合周期性数据采集、控制循环
3. 精度权衡：硬件定时器精度高但数量有限，虚拟定时器灵活但精度低
4. 回调函数：在中断上下文中执行，应保持简短，避免阻塞操作
5. 参数配置：period（毫秒）和freq（赫兹）是设置定时周期的两种方式
这个示例完整展示了嵌入式系统中定时器的典型使用方法，是实时系统编程的基础技能。

实验串口返回情况