ATmega128, ATmega128L - 8-разрядный AVR-микроконтроллер с внутрисистемно программируемой флэш-памятью емкостью 128 кбайт (стр. 30 )

  Режим сброса таймера при совпадении с порогом сравнения (автоматическая перезагрузка)

  Широтно-импульсная модуляция без генерации ложных импульсов при записи нового порога сравнения в OCR (двойная буферизация) и фазовая коррекция

  Переменный период ШИМ

  Частотный генератор

  Счетчик внешних событий

  10 самостоятельных источников прерываний (TOV1, OCF1A, OCF1B, OCF1C, ICF1, TOV3, OCF3A, OCF3B, OCF3C и ICF3)

Ограничения на режим совместимости с ATmega103

Обратите внимание, что в режиме совместимости с ATmega103 доступен только один 16-разр. таймер-счетчик (таймер-счетчик 1). Кроме того, в режиме совместимости с ATmega103 таймер-счетчик 1 имеет только два регистра порогов сравнения (OCR1A и OCR1B).

Введение

В виду идентичности таймеров 1 и 3 в данном разделе используется общая форма записи. Так индекс “n” заменяет номер таймера-счетчика (1 или 3), а “x” заменяет наименование канала сравнения (A, B или C). Однако при программировании необходимо использовать фактические номера и наименования. Например, для записи нового состояния таймера-счетчика 1 в программе необходимо указывать TCNT1.

Укрупненная функциональная схема 16-разр. таймера-счетчика показана на рисунке 46. Если требуется конкретизировать расположение того или иного вывода см. “Расположение выводов”. Регистры ввода-вывода, а также биты или линии ввода-вывода, к которым организован доступ от ЦПУ, выделены жирной линией. Описание регистров, расположение и назначение бит данных таймеров представлены в параграфе “Описание регистров 16-разр. таймеров-счетчиков”.

Рисунок 46- Функциональная схема 16-разр. таймера-счетчика

Прим.: Расположение и назначение выводов таймеров-счетчиков 1 и 3 см. на рисунке 1, таблице 30 и таблице 39.

Регистры

Регистр таймера-счетчика (TCNTn), регистры порогов сравнения (OCRnA/B/C), a также регистр захвата (ICRn) являются 16-разрядными регистрами. В связи с этим, во время доступа к этим регистрам должна быть соблюдена специальная процедура (см. “Доступ к 16-разр. регистрам"). Регистры управления таймером (TCCRnA/B/C) являются 8-разр. регистрами, поэтому, доступ к ним со стороны ЦПУ не связан с какими-либо ограничениями. Все сигналы запросов на прерывание представлены в регистре флагов прерываний таймеров (TIFR) и регистре флагов расширенных прерываний (ETIFR). Все прерывания индивидуально маскируются регистром макси прерываний таймеров (TIMSK) и регистром маски расширенных прерываний (ETIMSK). Регистры (E)TIFR и (E)TIMSK не представлены на функциональной схеме, т. к. они совместно используются другими таймерами микроконтроллера.

Таймер-счетчик может тактироваться внутренне через предделитель или внешне тактовым источником, подключенным к выводу Tn. Блок выбора тактового источника позволяет выбрать тактовый источник и фронт, по которому будет изменяться состояние таймера-счетчика. Если тактовый источник не задан, то таймер-счетчик находится в неактивном состоянии. Сигнал на выходе блока выбора тактового источника является тактовым сигналом таймера (clkTn).

Значение регистров порогов сравнения (OCRnA/B/C) непрерывно сравнивается со значением счетчика. Результат сравнения может использоваться для генерации прямоугольных импульсов с ШИМ или с переменной частотой на выходах OCnA/B/C. См. также “Блоки сравнения”. В случае определения совпадения значений сравниваемых регистров устанавливается соответствующий флаг прерываний (OCFnA/B/C), который в свою очередь может служить источником прерывания.

Регистр захвата позволяет запомнить состояние таймера-счетчика при возникновении заданного внешнего события (фронт внешнего сигнала) на входе захвата фронта ICPn или на выводах аналогового компаратора (см. “Аналоговый компаратор”). На входе захвата фронта предусмотрена схема цифровой фильтрации (подавитель шума) для снижения риска срабатывания схемы захвата от помехи. Верхний предел или максимальное значение таймера-счетчика в зависимости от режима работы таймера могут определяться значением в OCRnA, ICRn или иметь фиксированные значения. Если OCRnA задает верхний предел счета в режиме ШИМ, то он не может использоваться для генерации ШИМ-сигналов. Однако верхний предел в этом случае имеет двойную буферизацию, тем самым допуская изменение его значения в произвольный момент времени. Если верхний предел счета является постоянным значением, то альтернативно можно использовать регистр ICRn, освобождая регистр OCRnA для функции широтно-импульсной модуляции.

Определения

Некоторые определения и их сокращенные наименования, которые интенсивно используются в этом разделе, представлены в таблице 57.

Таблица 57 – Определения

НП (нижний предел)	Счетчик достигает нулевого значения (0х0000)
МАКС (максимальное значение)	Счетчик достигает максимального значения 0xFFFF (десятич. 65535)
ВП (верхний предел)	Счетчик достигает верхнего предела счета (вершина счета). В качестве вершины счета могут выступать фиксированные значения 0x00FF, 0x01FF, 0x03FF или содержимое регистров OCRnA или ICRn.

Совместимость

По сравнению с предыдущими версиями 16-разр. таймеров-счетчиков данные таймеры доработаны и улучшены. Совместимость этих таймеров соблюдается по следующим позициям:

  Адреса всех регистров, связанных с 16-разр. таймером-счетчиком, в т. ч. регистры прерываний таймеров.

  Расположение бит внутри всех регистров 16-разр. таймеров, в т. ч. регистры прерываний таймеров

  Векторы прерываний

У следующих управляющих бит изменены наименования, но сохранено назначение и расположение в регистре:

  PWMn0 заменен на WGMn0.

  PWMn1 заменен на WGMn1.

  CTCn заменен на WGMn2.

Ниже приведены регистры, которые были добавлены к 16-разр. таймеру-счетчику:

  Регистр управления таймером-счетчиком С (TCCRnC).

  Регистр С порога сравнения, OCRnCH и OCRnCL (или OCRnC).

Следующие биты добавлены в регистры управления 16-разр. таймером-счетчиком:

  COM1C1, COM1C0 добавлены в TCCR1A.

  FOCnA, FOCnB и FOCnC добавлены в новый регистр TCCRnC.

  WGMn3 добавлен в TCCRnB.

  Добавлены флаг прерываний и биты маски прерываний для канала сравнения С. Некоторые усовершенствования в ряде случаев затрагивают вопрос совместимости.

Доступ к 16-разр. регистрам

Регистры TCNTn, OCRnA/B/C и ICRn являются 16-разрядными, поэтому, доступ к ним через 8-разр. шину данных AVR ЦПУ может быть осуществлен с помощью двух инструкций чтения или записи. У каждого 16-разр. таймера имеется свой 8-разр. регистр для временного хранения старшего байта данных. Поэтому, во время доступа к 16-разр. регистрам одного таймера используется один и тот же временный регистр. Чтение/запись младшего байта инициирует 16-разр. операцию чтения/записи. Если выполняется запись младшего байта 16-разр. регистра, то за один такт ЦПУ одновременно записываются и младший байт и старший байт из временного регистра. Если выполняется чтение младшего байта 16-разр. регистра, то за один такт ЦПУ параллельно с чтением младшего байта происходит копирование старшего байта 16-регистра во временный регистр.

Не все 16-разрядные регистры используют временный регистр для копирования старшего байта. Чтение 16-разр. регистров OCRnA/B/C не связано с использованием временного регистра.

Таким образом, чтобы записать данные в 16-разр. регистр, необходимо сначала записать старший байт, а затем младший. А при чтении 16-разр. регистра, наоборот, сначала считывается младший байт, а затем старший.

Ниже приведен пример на Ассемблере и Си, показывающие как осуществлять доступ к 16-разр. регистрам таймера. В примере предполагается, что во время обновления временного регистра не возникает прерываний. Аналогично может быть выполнен доступ к регистрам OCRnA/B/C и ICRn.

Пример кода на Ассемблере(1)

...

; Установка TCNTn = 0x01FF

ldi r17,0x01

ldi r16,0xFF

out TCNTnH, r17

out TCNTnL, r16

; Чтение TCNTn в r17:r16

in r16,TCNTnL

in r17,TCNTnH

...

Пример кода на Си(1)

unsigned int i;

...

/* Установка TCNTn = 0x01FF */

TCNTn = 0x1FF;

/* Чтение TCNTn в i */

i = TCNTn;

...

Прим: 1. При разработке примеров предполагалось, что подключен файл специфических заголовков. Если адресуемый регистр ввода-вывода расположен в расширенной памяти ввода-вывода, то инструкции “IN”, “OUT”, “SBIS”, “SBIC”, “CBI” и “SBI” необходимо заменить на инструкции доступа к расширенной памяти ввода-вывода “LDS” и “STS” совместно с инструкциями “SBRS”, “SBRC”, “SBR”, и “CBR”.

В примере на Ассемблере значение TCNTn возвращается парой регистров r17:r16. При этом следует обратить внимание на проблему, которая связана с необходимостью выполнения двух инструкций для получения доступа к 16-разр. регистру. Если после выполнения первой инструкции доступа 16-разр. регистра происходит прерывание и в процедуре обработки прерывания также происходит обновление этого же или другого регистра, но относящегося к тому же таймеру, то по завершении обработки прерывания изменяется содержимое временного регистра и выполнение второй инструкции приведет к некорректному результату. Таким образом, когда и в основной программе и в прерываниях происходит обновление временного регистра, то в основной программе перед инициацией доступа к 16-разр. регистру необходимо запретить прерывания.