AVR—使用定時(shí)器必須弄清的幾個(gè)概念！

1、定時(shí)器何時(shí)開始工作(或說計(jì)數(shù))的?

當(dāng)TCCR0!=0x00任何模式下，只要MCU一上電，T/C就開始計(jì)時(shí)工作。其實(shí)TCCR0主要是定時(shí)器的預(yù)分頻和波形模式、比較匹配模式的設(shè)置，說到預(yù)分頻，不得不提一下這個(gè)模塊，這個(gè)模塊是T/C0、T/C1共用的一個(gè)模塊，但可以有不同的分頻設(shè)置。

2、定時(shí)器是如何進(jìn)行工作的：說到定時(shí)器的工作，不得不說三個(gè)個(gè)重要參數(shù)：TCNT0、OCR0，TIMSK，TCNT0是設(shè)置定時(shí)器的計(jì)時(shí)初始值，定時(shí)器開始工作后立即從TCNT0一直累加到0XFF，累加過程所消耗的時(shí)間就是我們需要的定時(shí)時(shí)間;OCR0是一個(gè)比較設(shè)定值，當(dāng)TCNT0的值累計(jì)到OCR0時(shí)(TNCT0==OCR0)，如果有開啟比較匹配中斷功能，那么此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生比較中斷，所以，OCR0的值一般都是設(shè)置在TCNT0初始值和0XFF之間，之外的任何值都不會(huì)產(chǎn)生比較中斷。TIMSK是一個(gè)中斷使能位設(shè)置，就是我們需要計(jì)時(shí)器溢出中斷或是比較匹配中斷功能或兩者都要時(shí)就對(duì)TIMSK的相應(yīng)寄存器位進(jìn)行設(shè)置。

3、定時(shí)器的中斷使用，一個(gè)定時(shí)器可以有兩個(gè)中斷資源可利用，一個(gè)只溢出中斷，另一個(gè)是比較匹配中斷，如上面2所說的。想說明的溢出中斷子程序內(nèi)一般要有重載TCNT0的初始值，否則，TCNT0就會(huì)從0X00開始累加計(jì)數(shù)到0XFF，所耗費(fèi)的時(shí)間就不我們想要的時(shí)間。比較中斷就是當(dāng)TCNT0==OCR0時(shí)，發(fā)生比較匹配中斷;所以，中斷子程序中一般只插入少量的處理代碼，否則，會(huì)發(fā)生所謂的中斷套嵌的現(xiàn)象，由于M16不支持中斷套嵌，這樣會(huì)使得中斷子程序中的部分代碼無法執(zhí)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)崩潰。

4、TCNT0和OCR0的值換算：對(duì)于8bit的計(jì)時(shí)器，TCNT0一般可以由下面的公式換算：

TCNT0=256-(TV*F)/N;

TV： 所想要設(shè)定的定時(shí)時(shí)間，單位，us

F： 晶振頻率(MHz)

N： 分頻因子

定時(shí)器是獨(dú)立運(yùn)行的，它不占用CPU的時(shí)間，不需要指令，只有調(diào)用對(duì)應(yīng)的寄存器的時(shí)候才需要參與。

以AVR mega16為例，它有三個(gè)寄存器，timer0，timer1和timer2，T0和T2是8位定時(shí)器，T1是16位寄存器，T2為異步定時(shí)器，三個(gè)定時(shí)器都可以用于產(chǎn)生PWM。

以定時(shí)器T0來簡單介紹定時(shí)器的操作方法，T0有三個(gè)寄存器可以被CPU訪問，TCCR0，TCNT0，OCR0，下面看一段ICC生成的定時(shí)器初始化程序。

CODE:

//TIMER0 initialize - prescale:8

// WGM: Normal

// desired value: 1KHz

// actual value: 1.000KHz (0.0%)

void timer0_init(void)

{

TCCR0 = 0x00; //stop

TCNT0 = 0x83; //set count

OCR0 = 0x7D; //set compare

TCCR0 = 0x02; //start timer

}

[Copy to clipboard]

TCCR0為控制寄存器，用于控制定時(shí)器的工作模式細(xì)節(jié);

TCNT0為T/C 寄存器，它的值在定時(shí)器的每個(gè)工作周期里加一或減一，實(shí)現(xiàn)定時(shí)操作，CPU可以隨時(shí)讀寫TCNT0;

OCR0：輸出比較寄存器，它包含一個(gè)8 位的數(shù)據(jù)，不間斷地與計(jì)數(shù)器數(shù)值TCNT0 進(jìn)行比較。匹配事件可以用來產(chǎn)生輸出比較中斷，或者用來在OC0 引腳上產(chǎn)生波形。

這里說最簡單的模式，TCNT一直加一，到達(dá)最大值0xFF然后清零，進(jìn)入下一次計(jì)數(shù)，在上面的程序中。

TCCR0=0x00;關(guān)閉T0的時(shí)鐘源，定時(shí)器停止工作。

TCNT0=0x83;設(shè)置T/C寄存器的初始值，及讓定時(shí)器從TCNT0從0x83開始定時(shí)或計(jì)數(shù)。

OCR0 = 0x7D;設(shè)定比較匹配寄存器的值，這個(gè)程序里沒有使用。

TCCR0 = 0x02;選擇時(shí)鐘源，來自時(shí)鐘8分頻，設(shè)置后定時(shí)器就開始工作。

初始化后定時(shí)器開始工作，TCNT0在每一個(gè)定時(shí)器時(shí)鐘加一，當(dāng)TCNT0等于OCR0的值時(shí)，T/C 中斷標(biāo)志寄存器- TIFR中的OCF0 置位，如果這時(shí)候TIMSK中OCIE0為1(即允許T0比較匹配中斷)，并且全局中斷允許，比較匹配中斷即運(yùn)行。中斷程序中可以對(duì)TCNT0和0CR0進(jìn)行操作，對(duì)定時(shí)器進(jìn)行調(diào)整。

TCNT0繼續(xù)加一，當(dāng)達(dá)到0xFF時(shí)，T/C 中斷標(biāo)志寄存器- TIFR中的TOV0置位，如果這時(shí)候TIMSK中TOIE0為1(即允許T0溢出中斷)，并且全局中斷允許，溢出中斷即運(yùn)行。中斷程序中可以對(duì)TCNT0和0CR0進(jìn)行操作，對(duì)定時(shí)器進(jìn)行調(diào)整。

和定時(shí)器相關(guān)的寄存器還有SREG和TIMSK，前者位1控制全局中段允許，后者位1(OCIE0)和位0(TOIE0)分別控制比較匹配中斷和溢出比較匹配中斷允許。

實(shí)際的過程中，定時(shí)器相關(guān)寄存器的操作非常靈活，可以在溢出中斷中修改TCNT0的值，也可以在中斷中修改OCR0的值，后面的實(shí)驗(yàn)中會(huì)講到用定時(shí)器1修改OCR1A的方法實(shí)現(xiàn)1S精確定時(shí)。

師傅領(lǐng)進(jìn)門，修行靠個(gè)人，定時(shí)器的基本原理說到這里，要更深入的了解定時(shí)器，請(qǐng)看數(shù)據(jù)手冊(cè)。

定時(shí)公式：Time=PRE*(MAX-TCNT0+1) /F_cpu單位S ，其中，PRE為與分頻數(shù)，本例中為8，MAX即為最大值255，TCNT0為初始化時(shí)的值，本例中為0x83(十進(jìn)制的131)，T_cpu，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，本例中為1000000。

本例程序中定時(shí)時(shí)間為：Time=8*(255-131+1)/1000000=0.001 S ，即為1ms，1Khz?？梢钥闯觯绻д襁x為8M，則定時(shí)時(shí)間變?yōu)?.000125S，也就是說晶振越大，定時(shí)時(shí)間越短，預(yù)分頻越大，定時(shí)越長。

在設(shè)置時(shí)如果你選擇1ms，會(huì)得到如下結(jié)果，和上面的1Khz相同。

CODE:

//TIMER0 initialize - prescale:8

// WGM: Normal

// desired value: 1mSec

// actual value: 1.000mSec (0.0%)

void timer0_init(void)

{

TCCR0 = 0x00; //stop

TCNT0 = 0x83; //set count

OCR0 = 0x7D; //set compare

TCCR0 = 0x02; //start timer

}

[Copy to clipboard]

CODE:

//ICC-AVR application builder : 2007-6-9 0:33:58

// Target : M16

// Crystal: 1.0000Mhz

// 用途：演示定時(shí)器的工作原理

// 作者：古欣

// AVR與虛擬儀器 [url]http://www.avrvi.com[/url]

#include

#include

void port_init(void)

{

PORTA = 0x00;

DDRA = 0x03; //PA0 PA1 輸出

PORTB = 0x00;

DDRB = 0xFF; //PB 輸出

PORTC = 0x00; //m103 output only

DDRC = 0x00;

PORTD = 0x00;

DDRD = 0x00;

}

//TIMER0 initialize - prescale:8

// WGM: Normal

// desired value: 1KHz

// actual value: 1.000KHz (0.0%)

void timer0_init(void)

{

TCCR0 = 0x00; //stop

TCNT0 = 0x83; //set count

OCR0 = 0x7D; //set compare

TCCR0 = 0x02; //start timer

}

//比較匹配中斷

#pragma interrupt_handler timer0_comp_isr:20

void timer0_comp_isr(void)

{

//compare occured TCNT0=OCR0

if(OCR0==0x7D) //調(diào)整0x7D

{

OCR0=0x7F;

}

else

{

OCR0=0x7D;

}

PORTA ^= 0x01; //PA0取反

}

//溢出中斷中斷

#pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:10

void timer0_ovf_isr(void)

{

TCNT0 = 0x83; //reload counter value

PORTA ^= 0x01; //PA0取反

}

//call this routine to initialize all peripherals

void init_devices(void)

{

//stop errant interrupts until set up

CLI(); //disable all interrupts

port_init();

timer0_init();

MCUCR = 0x00;

GICR = 0x00;

TIMSK = 0x03; //timer interrupt sources 允許定時(shí)器零匹配和溢出中斷

SEI(); //re-enable interrupts

//all peripherals are now initialized

}

void main(void)

{

init_devices();

PORTA=0x00;

while(1)

{

PORTB = TCNT0; //任何時(shí)候都可以讀TCNT0

}

}