Wykad 4,5 - Liczniki T/C0, T/C1, T/C2

Podstawy Techniki

Mikroprocesorowej

Liczniki

Timer Counter T/C0, T/C1, T/C2

Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

Piotr Markowski

Na prawach rękopisu.

Licznik „0”

Timer/Counter 0

Funkcje

- impulsów zegarowych - impulsów zewnętrznych

• generowania sygnału o zadanej częstotliwości • generowania PWM

Cechy:

• 8-o bitowy (0-255) • 1-o kanałowy

• 10-o bitowy prescaler

Sterowanie licznikiem T/C0

• 3+2 rejestry specjalne:

- Timer/Counter 0 Control Register (TCCR0) - Timer/Counter 0 Register (TCNT0)

- Output Compare Register 0 (OCR0)

- Timer /Counter Interrupt Mask Register (TIMSK) - Timer /Counter Interrupt Flag Register (TIFR) • wejście Timer0 (T0 - PB0)

• wyjście Output Compare 0 (OC0 – PB3) • 2 przerwania:

- Timer0 Overflow (TOV0, flaga TOV0, wektor 0x009) - Timer0 Compare (OCF0, flaga OCF0, wektor 0x013)

T/C0 - sterowanie

Struktura

Taktowanie licznika

Piny WE/WY

Struktura

Piny WE/WY

Struktura – waveform generator

Piny WE/WY

OC0 – wyjście przebiegu prostokątnego

Piny WE/WY

Piny WE/WY

OC0 – wyjście przebiegu prostokątnego

COM01,COM00 = 00

COM01,COM00 = 11,01,10 wymaga DDR  1

Przerwania licznika T/C0

- Timer0 Overflow (TOV0, flaga TOV0, wektor 0x009)

- Timer0 Compare Match (OCF0, flaga OCF0, wektor 0x013) Timer/Counter Interrupt Mask Register:

Timer/Counter Interrupt Flag Register:

Timer0 Overflow (TOV0)

Timer0 Compare Match (OCF0)

Rejestry

Licznika 0

Timer/Counter0 Control Register

WGM0

Timer/Counter0 Control Register

Force Output Compare FOC0 –

(zgodne z ustawieniami bitów COM)

Timer/Counter0 Control Register

Tryb CTC COM0 –

Timer/Counter0 Control Register

Tryb Fast PWM

Timer/Counter0 Control Register

Tryb PWM z korekcją fazy

Timer/Counter0 Control Register

Timer/Counter0 Register - TCNT0

Output Compare Register - OCR0

Output Compare Register:

Tryby pracy

Licznika 0

Tryby pracy T/C0

Licznik T/C0 pracuje w jednym z czterech trybów: • Normalny

• CTC (Clear on Compare)

• Fast PWM (Pulse Width Modulation) • Phase Correct PWM

Do wyboru trybów – bity WGM0 oraz COM0 w TCCR0 WGM0 – wybór trybu

COM0 – sposób działania wyjścia

Tryb normalny

• Zliczanie w górę

• Po doliczeniu do MAX (255) zerowanie licznika

• W dowolnym momencie można zmodyfikować wartość TCNT0 (stan licznika)przejściu

MAX → 0

Tryb Clear on Compare (CTC)

• Zliczanie

• Po doliczeniu do OCR0

• W OCR0 wartość z zakresu

Tryb CTC

Tryb Fast PWM

• Zliczanie

• Po doliczeniu do 255

• tylko zbocze narastające:

• Praca normalna: odwrócona:

pin OC0 » ’0’ przy zrównaniu przy przepełnieniu pin OC0 » ’1’ przy przepełnieniu przy zrównaniu • DDRB » ’1’ aby OC0 działało!

Tryb Fast PWM

Tryb PWM z korekcją fazy

• Zliczanie

• Po doliczeniu do 255

• 2 zbocza (narastające i opadające):

• Praca normalna: odwrócona:

pin OC0 » ’0’ przy zrównaniu przy zrównaniu na zb. narastającym na zb. opadającym

pin OC0 » ’1’ przy zrównaniu przy zrównaniu na zb. opadającym na zb. narastającym • DDRB » ’1’ aby OC0 działało!

Tryb PWM z korekcją fazy

• Po doliczeniu do MAX

• 2 zbocza (narastające i opadające): –

-

• Praca normalna: odwrócona:

pin OC0 » 0

pin OC0 » 1

• DDRB » 1 aby OC0 działało!

• Flaga przepełnienia (TOV0) ustawiana przy przejściu przez `0`!

Tryb PWM z korekcją fazy

Licznik „1”

Timer/Counter 1

Zastosowanie

Służy do:

• zliczania:

- impulsów zegarowych

- impulsów zewnętrznych

• generowania sygnału PWM

• generowania częstotliwości

Cechy

• 16-o bitowy (0-65535)

• 10-o bitowy prescaler (wspólny z T/C0) • 2x Output Compare (OCR1A, OCR1B)

• Input Capture (IC) – detekcja zdarzeń zewnętrznych • IC Noise Canceler

• 3 tryby PWM • 4 przerwania:

ICF1 – TIMER1 CAPT – wektor 0x005 OCF1A – TIMER1 COMPA – wektor 0x006 OCF1B – TIMER1 COMPB – wektor 0x007 TOV1 – TIMER1 OVF – wektor 0x008

Budowa

Sterowanie licznikiem T/C1

- Timer/Counter 1 Control Register A (TCCR1A) – 8 bit - Timer/Counter 1 Control Register B (TCCR1B) – 8 bit - Timer/Counter 1 Register (TCNT1) – 16 bit

- Output Compare Register 1A (OCR1A) – 16 bit - Output Compare Register 1B (OCR1B) – 16 bit - Input Capture Register 1 (ICR1) – 16 bit

- Timer /Counter Interrupt Mask Register (TIMSK) - Timer /Counter Interrupt Flag Register (TIFR) - Special Function I/O Register (SFIOR)

• 2 wejścia:

- Timer1 (T1) – PB1

- Input Capture pin (ICP1) – PD6

Sterowanie licznikiem T/C1

- Output Compare 1A (OC1A) – PD5 - Output Compare 1B (OC1B) – PD4 • 4 przerwania:

- Input Capture Flag (ICF1, wektor 0x005)

- Output Compare 1A (OCF1A, wektor 0x006) - Output Compare 1B (OCF1B, wektor 0x007) - Timer1 Overflow (TOV1, wektor 0x008)

Piny licznika T/C1

Piny WE/WY

Taktowanie licznika

- wybór źródła taktowania

- wybór prescalera (dla źródła MCU)

- wybór zbocza (dla źródła zewnętrznego) Źródło nie wybrane = licznik zatrzymany

CS12 CS11 CS10

T1 T1

• T/C0 i T/C1 wykorzystują ten sam moduł prescalera

(1, 8, 64, 256, 1024), ale mogą mieć różne dzielniki • pin wejściowy T0 (T1) – taktowanie licznika

• reset prescalera – SFIOR (PSR10)

T/C0, T/C1 - prescaler

2

f

f



Special Function IO Register

Output Compare Unit

(układ porównawczy)

Przerwania

OCR1A:

0x006

OCR1B:

0x007

Wyjścia ukł. porównawczego

Wyjścia:

OC1A:

PD5

OC1B:

PD4

Input Capture Unit

(układ zatrzaskujący)

PD6

Przerwanie: 0x005

Tryby pracy

Licznika 1

Tryby pracy T/C1

Tryb normalny

zob. T/C0

Tryby CTC

2 tryby:

• z OCR1A

• z ICR1

Tryby FAST PWM

Fast PWM

Zliczanie

Flaga TOV1 – w TOP

Zmiana na pinach OC1x przy: OCR1A, OCR1B, TOP

Tryby Phase Correct PWM (korekcja fazy)

Tryby Phase Correct PWM (korekcja fazy)

Zliczanie

Flaga TOV1 –

Zmiana na pinach OC1x przy: OCR1A, OCR1B

Modyfikacja OCR1x – w TOP => niesymetryczny PWM

Tryby Phase and Frequency Correct PWM

(korekcja fazy i częstotliwości)

Tryby Phase and Frequency Correct PWM

(korekcja fazy i częstotliwości)

Zliczanie

Flaga TOV1 –

Zmiana na pinach OC1x przy: OCR1A, OCR1B

Modyfikacja OCR1x – w BOTTOM => symetryczny PWM

PC / PFC PWM

PC / PFC PWM

Rejestry

Licznika T/C1

Timer/Counter1 Control Register A

(TCCR1A)

Piny wyjściowe – tryby NIE PWM

Timer/Counter1 Control Register A

(TCCR1A)

Piny wyjściowe – tryby FAST PWM

Timer/Counter1 Control Register A

(TCCR1A)

Piny wyjściowe – tryby PC i PCF PWM

Timer/Counter1 Control Register B

(TCCR1B)

Timer/Counter1 (TCNT1H, TCNT1H)

Input Capture Register (ICR1H, ICR1L)

Output Compare Registers (OCR1AH, OCR1AL)

(OCR1BH, OCR1BL)

Rejestry 16-bitowe

16-bitowe:

TCNT1

ICR1

OCR1A

OCR1B

Timer/Counter Interrupt Mask Register

Timer/Counter Interrupt Flag Register

Licznik „2”

Timer/Counter 2

Cechy

• 8-o bitowy (0-255)

• 10-o bitowy prescaler (niezależny od T/C0 i T/C1)

• Output Compare (OCR2)

• 2 tryby PWM

• 2 przerwania:

OCF2 – TIMER2 COMP – wektor 0x003

TOV2 – TIMER2 OVF – wektor 0x004

Zastosowanie

Służy do:

• zliczania:

- impulsów zegarowych

- impulsów zewnętrznych

• generowania sygnału PWM

• generowania częstotliwości

• możliwość pracy jako licznik czasu rzeczywistego

(Real Time Counter)

Budowa

Budowa - c.d.

Sterowanie licznikiem T/C2

- Timer/Counter 2 Control Register (TCCR2) - Timer/Counter 2 Register (TCNT2)

- Output Compare Register 2 (OCR2) - Asynchronous Status Register (ASSR)

- Timer /Counter Interrupt Mask Register (TIMSK) - Timer /Counter Interrupt Flag Register (TIFR) - Special Function I/O Register (SFIOR)

• wejścia:

- Timer Oscillator 1 (TOSC1) – PC6 - Timer Oscillator 2 (TOSC2) – PC7 • wyjścia:

- Output Compare 2 (OC2) – PD7

T/C2 vs T/C0

Różnice dotyczą

Rejestry

Licznika T/C2

Timer/Counter Control Register (TCCR2)

Pozostałe rejestry

Timer/Counter Register (TCNT2)

Output Compare Register (OCR2)

Timer/Counter Interrupt Mask Register (TIMSK)

(bity 7 oraz 6)

Timer/Counter Interrupt Flag Register (TIFR)

(bity 7 oraz 6)

Special Function IO Register (SFIOR)

(bit 1)

Asynchronous Status Register (ASSR)

AS2 – 1 =>

Pozostałe – sygnalizacja dostępności

Praca asynchroniczna

• Przy zmianie źródła taktowania możliwe

• Optymalna f =

• Zapis/odczyt rejestrów trwa

(ważne m.in. przy )

• Wybudzanie przerwaniem od T/C2 asynchro:

• T/C2 asynchro wyłączany tylko w

• Po wybudzeniu TOSC1/2 oraz CPU

(wymaga czasu)

Przykładowe zagadnienia

sprawdzające

1. Liczniki mikrokontrolerów – cechy, różnice.

2. Tryby pracy – cechy, różnice, zastosowania.

3. Wejścia i wyjścia – rodzaje, zastosowania.

4. Bloki funkcyjne liczników.

5. Przerwania – rodzaje.

6. Sposoby formowania przebiegów prostokątnych na wyjściu licznika.

7. Praca asynchroniczna, zegar czasu rzeczywistego – wyjaśnij terminy.