您的位置 首页 硬件

AVR定时器的关键介绍

M16的T116位定时器一共有15种工作模式,其他2个8位定时器(T0/T2)相对简单,除了T2有异步工作模式用于RTC应用外(可以利用溢出中断和比较匹配…

M16的T116位守时器一共有15种作业形式,其他2个8位守时器(T0/T2)相对简略,除了T2有异步作业形式用于RTC运用外
(能够运用溢出中止和比较匹配中止作守时功用)
符号界说:
BOTTOM计数器计到0x0000时即到达BOTTOM
MAX计数器计到0xFFFF(十进制的65535)时即到达MAX
TOP计数器计到计数序列的最大值时即到达TOP。
TOP值能够为固定值0x00FF、0x01FF或0x03FF,或是存储于寄存器OCR1A或ICR1里的数值,详细有赖于作业形式
——留意MAX和TOP是不同的,在表格[波形产生形式的位描绘]能够看到它们的效果

分5种作业类型
1一般形式WGM1=0
跟51的一般形式差不多,有TOV1溢出中止标志,产生于MAX(0xFFFF)时
1选用内部计数时钟用于ICP捕捉输入场合—丈量脉宽/红外解码
(捕捉输入功用能够作业在多种形式下,而不单单仅仅一般形式)
2选用外部计数脉冲输入用于计数,测频
其他的运用,选用其他形式更为便利,不需要像51般费心

2CTC形式[比较匹配时清零守时器形式]WGM1=4,12
跟51的主动重载形式差不多
1用于输出50%占空比的方波信号
2用于产生精确的接连守时信号
WGM1=4时,最大值由OCR1A设定,TOP时产生OCF1A比较匹配中止标志
WGM1=12时,最大值由ICF1设定,TOP时产生ICF1输入捕捉中止标志
——假如TOP=MAX,TOP时也会产生TOV1溢出中止标志
注:WGM=15时,也能完成从OC1A输出方波,而且具有双缓冲功用
核算公式:fOCn=fclk_IO/(2*N*(1+TOP))
变量N代表预分频因子(1、8、64、256、1024),T2多了(32、128)两级。

3快速PWM形式WGM1=5,6,7,14,15
单斜波计数,用于输出高频率的PWM信号(比双斜波的高一倍频率)
都有TOV1溢出中止,产生于TOP时[不是MAX,跟一般形式,CTC形式不相同]
比较匹配后能够产生OCF1x比较匹配中止.
WGM1=5时,最大值为0x00FF,8位分辨率
WGM1=6时,最大值为0x01FF,9位分辨率
WGM1=7时,最大值为0x03FF,10位分辨率
WGM1=14时,最大值由ICF1设定,TOP时产生ICF1输入捕捉中止(单缓冲)
WGM1=15时,最大值由OCR1A设定,TOP时产生OCF1A比较匹配中止(双缓冲,但OC1A将没有PWM才能,最多只能输出方波)
改动TOP值时有必要确保新的TOP值不小于一切比较寄存器的数值
留意,即便OCR1A/B设为0x0000,也会输出一个守时器时钟周期的窄脉冲,而不是一向为低电平
核算公式:fPWM=fclk_IO/(N*(1+TOP))

4相位批改PWM形式WGM1=1,2,3,10,11
双斜波计数,用于输出高精度的,相位精确的,对称的PWM信号
都有TOV1溢出中止,但产生在BOOTOM时
比较匹配后能够产生OCF1x比较匹配中止.
WGM1=1时,最大值为0x00FF,8位分辨率
WGM1=2时,最大值为0x01FF,9位分辨率
WGM1=3时,最大值为0x03FF,10位分辨率
WGM1=10时,最大值由ICF1设定,TOP时产生ICF1输入捕捉中止(单缓冲)
WGM1=11时,最大值由OCR1A设定,TOP时产生OCF1A比较匹配中止(双缓冲,但OC1A将没有PWM才能,最多只能输出方波)
改动TOP值时有必要确保新的TOP值不小于一切比较寄存器的数值
能够输出0%~100%占空比的PWM信号
若要在T/C运转时改动TOP值,最好用相位与频率批改形式替代相位批改形式。若TOP坚持不变,那么这两种作业形式实践没有差异
核算公式:fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP)

5相位与频率批改PWM形式WGM1=8,9
双斜波计数,用于输出高精度的、相位与频率都精确的PWM波形
都有TOV1溢出中止,但产生在BOOTOM时
比较匹配后能够产生OCF1x比较匹配中止.
WGM1=8时,最大值由ICF1设定,TOP时产生ICF1输入捕捉中止(单缓冲)
WGM1=9时,最大值由OCR1A设定,TOP时产生OCF1A比较匹配中止(双缓冲,但OC1A将没有PWM才能,最多只能输出方波)
相频批改批改PWM形式与相位批改PWM形式的首要差异在于OCR1x寄存器的更新时刻
改动TOP值时有必要确保新的TOP值不小于一切比较寄存器的数值
能够输出0%~100%占空比的PWM信号
运用固定TOP值时最好运用ICR1寄存器界说TOP。这样OCR1A就能够用于在OC1A输出PWM波。
可是,假如PWM基频不断改动(经过改动TOP值),OCR1A的双缓冲特性使其更适合于这个运用。
核算公式:fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP)

T/C的时钟源
T/C的时钟源能够有多种挑选,由CS12:0操控,别离用于高速(低分频)/长时刻(高分频)/外部计数场合
一个16位守时器,在8MHz体系时钟驱动下,能够完成uS级的高速守时和长达8秒的超长守时,这可是规范51的缺点

CS12CS11CS10阐明
000无时钟源(T/C中止)
001clkIO/1(无预分频)
010clkIO/8(来自预分频器)
011clkIO/64(来自预分频器)
100clkIO/256(来自预分频器)
101clkIO/1024(来自预分频器)
110外部T1引脚,下降沿驱动
111外部T1引脚,上升沿驱动
分频器复位
在高预分频运用时,经过复位预分频器来同步T/C与程序运转,能够削减差错。
可是有必要留意另一个T/C是否也在运用这一预分频器,因为预分频器复位将会影响一切与其衔接的T/C。

外部时钟源
因为运用了引脚同步逻辑,主张外部时钟的最高频率不要大于fclk_IO/2.5。
外部时钟源不送入预分频器
挑选运用外部时钟源后,即便T1引脚被界说为输出,其T1引脚上的逻辑信号电平改动仍然会驱动T/C1计数,这个特性答应用户经过软件来操控计数。

输入捕捉单元
T/C的输入捕捉单元可用来捕获外部事情,并为其赋予时刻符号以阐明此刻刻的产生时刻。
外部事情产生的触发信号由引脚ICP1输入,也可经过模仿比较器单元来完成。
时刻符号可用来核算频率、占空比及信号的其它特征,以及为事情创立日志。

输入捕捉单元能够作业在多种作业形式下
(运用ICR1界说TOP的(WGM1=12,14,10,8)波形产生形式时,ICP1与输入捕捉功用脱开,然后输入捕捉功用被禁用。)
在任何输入捕捉作业形式下都不推荐在操作过程中改动TOP值

当引脚ICP1上的逻辑电平(事情)产生了改动,或模仿比较器输出ACO电平产生了改动,而且这个电平改动为边缘检测器所证明,输入捕捉即被激起:
16位的TCNT1数据被拷贝到输入捕捉寄存器ICR1,一起输入捕捉标志位ICF1置位。
假如此刻ICIE1=1,输入捕捉标志将产生输入捕捉中止。
中止履行时ICF1主动清零,或许也可经过软件在其对应的I/O方位写入逻辑”1”清零。

留意,改动触发源有或许形成一次输入捕捉。因而在改动触发源后有必要对输入捕捉标志履行一次清零操作以防止呈现过错的成果

除掉运用ICR1界说TOP的波形产生形式外,T/C中的噪声抑制器与边缘检测器总是使能的。
(其实便是永久使能??)
使能噪声抑制器后,在边缘检测器前会参加额定的逻辑电路并引进4个体系时钟周期的推迟.
噪声抑制器运用的是体系时钟,因而不受预分频器的影响

运用输入捕捉中止时,中止程序应尽或许早的读取ICR1寄存器
假如处理器鄙人一次事情呈现之前没有读取ICR1的数据,ICR1就会被新值掩盖,然后无法得到正确的捕捉成果。

丈量外部信号的占空比时要求每次捕捉后都要改动触发沿。
因而读取ICR1后有必要赶快改动灵敏的信号边缘。改动边缘后,ICF1有必要由软件清零(在对应的I/O方位写”1”)。
若仅需丈量频率,且运用了中止产生,则不需对ICF1进行软件清零。

输出比较单元
16位比较器继续比较TCNT1与OCR1x的内容,一旦发现它们持平,比较器当即产生一个匹配信号。
然后OCF1x鄙人一个守时器时钟置位。
假如此刻OCIE1x=1,OCF1x置位将引发输出比较中止。
(便是说输出比较能够作业在一切作业形式下,但PWM形式下更好用,功用更强)

输出比较单元A(OCR1A)的一个特质是界说T/C的TOP值(即计数器的分辨率)。
TOP值还用来界说经过波形产生器产生的波形的周期。

因为在恣意形式下写TCNT1都将鄙人一个守时器时钟周期里阻挠比较匹配,在运用输出比较时改动TCNT1就会有危险,不论T/C是否在运转
这个特性能够用来将OCR1x初始化为与TCNT1相同的数值而不触发中止。

强制输出比较(FOC)
作业于非PWM形式时,能够经过对强制输出比较位FOC1x写”1”的办法来产生比较匹配。
强制比较匹配不会置位OCF1x标志,也不会重载/清零守时器,
可是OC1x引脚将被更新,好象真的产生了比较匹配相同(COMx1:0决议OC1x是置位、清零,仍是替换改动)。

比较匹配输出单元
比较匹配形式操控位COM1x1:0具有两层功用。
1波形产生器运用COM1x1:0来确认下一次比较匹配产生时的输出比较OC1x状况;
2COM1x1:0还操控OC1x引脚输出的来历。
只需COM1x1:0不全为零,波形产生器的输出比较功用就会重载OC1x的通用I/O口功用。
可是OC1x引脚的方向依旧受控于数据方向寄存器(DDR)。
从OC1x引脚输出有用信号之前有必要经过数据方向寄存器的DDR_OC1x将此引脚设置为输出。

波形产生器运用COM1x1:0的办法在一般形式、CTC形式和PWM形式下有所差异。
关于一切的形式,设置COM1x1:0=0标明比较匹配产生时波形产生器不会操作OC1x寄存器

拜访16位寄存器
写16位寄存器时,应先写入该寄存器的高位字节.
usignedintk;
k=0x1234;
TCNT1H=(unsignedchar)(k>>8);
TCNT1L=(unsignedchar)k;
而读16位寄存器时应先读取该寄存器的低位字节.
usignedintk;
k=TCNT1L;
k+=(unsignedint)(TCNT1H<<8);
运用“C”言语时,编译器会主动处理16位操作.
usignedintk;
k=0x1234;
TCNT1=k;
k=TCNT1;

这儿举例如何用16位守时器T1完成高精度1秒接连守时,精准度跟所用晶振相同
T1CTC形式,8MHz外部晶振,守时1秒的话,选256分频,刚好整步距,十分精确TOP=1000000/(0.125*256)-1=31249=0x7A11。

作接连守时,必用CTC/PWM形式作,没有累积差错,安稳度跟时钟是相同,手动重装受中止影响是很难到达的。
不过守时步距和最长守时刻取决于时钟,分频系数和形式。
关于非整步距的守时时刻要求,就会存在小于一个步距的差错。
例如T1,CTC形式,8MHz
fOCn=fclk_IO/(2*N*(1+TOP))
守时时刻T=0.125uS*N*(1+TOP)
分频系数守时步距最长守时时刻
1(无分频)0.125uS8192us8毫秒
81uS65536us65毫秒
648uS524ms0.5秒
25632uS2097ms3秒
1024128uS8388ms超8秒了
守时1秒的话,选256分频,刚好整步距,十分精确,TOP=1000000/(0.125*256)-1=31249=0x7A11。
———–当然了,时钟有必要是高精度的晶振之类,不要用内部RC振荡器来瞎搞。

因为精度取决于晶振的精度,合作软件做RTC实时时钟是彻底可行的。
用+/-20PPM的晶振,跑一个月差错1分钟[60*60*24*30=2592000秒*20ppm=52秒]。

作RTC用专门为32.768KHz时钟优化的T2守时器更适宜,这儿仅仅举例T1的完成办法
假如用+/-2.5PPM的DS32KHz(MAXIM的业界最精确的32.768KHz单片稳补时钟芯片TXCO)做时钟源,超精确
目标:-40~+85度全温度规模,年差错<4分钟,0~40度温度规模内+/-1PPM,年差错<1分钟

声明:本文内容来自网络转载或用户投稿,文章版权归原作者和原出处所有。文中观点,不代表本站立场。若有侵权请联系本站删除(kf@86ic.com)https://www.86ic.net/qianrushi/yingjian/275903.html

为您推荐

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: kf@86ic.com

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

返回顶部