ATmega128, ATmega128L - 8-разрядный AVR-микроконтроллер с внутрисистемно программируемой флэш-памятью емкостью 128 кбайт (стр. 31 )

В следующем примере показано как корректно выполнить чтение регистра TCNTn без опасности изменения содержимого временного регистра в прерываниях. Аналогично данный пример следует распространять на доступ к регистрам OCRnA/B/C и ICRn.

Пример кода на Ассемблере (1)

TIM16_ReadTCNTn:

; Запомнили состояние общего флага прерываний

in r18,SREG

; Запрет прерываний

cli

; Чтение TCNTn в r17:r16

in r16,TCNTnL

in r17,TCNTnH

; Восстановили состояние общего флага прерываний out SREG, r18

ret

Пример кода на Си (1)

unsigned int TIM16_ReadTCNTn( void )

{

unsigned char sreg;

unsigned int i;

/* Запомнили состояние общего флага прерываний */

sreg = SREG;

/* Запретили прерывания */

_CLI();

/* Чтение TCNTn в i */

i = TCNTn;

/* Восстановили состояние общего флага прерываний */

SREG = sreg;

return i;

}

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 коде на Ассемблере значение регистра TCNTn возвращается парой регистров r17:r16. В следующем примере показано как избежать опасного влияния изменения содержимого временного регистра при возникновении прерывания во время записи в регистр TCNTn. На этом же принципе может быть выполнена запись в регистры OCRnA/B/C или ICRn.

Пример кода на Ассемблере (1)

TIM16_WriteTCNTn:

; Запомнили состояние общего флага прерываний

in r18,SREG

; Запрет прерываний

cli

; Копирование TCNTn в r17:r16

out TCNTnH, r17

out TCNTnL, r16

; Восстановили состояние общего флага прерываний

out SREG, r18

ret

Пример кода на Си (1)

void TIM16_WriteTCNTn( unsigned int i )

{

unsigned char sreg;

unsigned int i;

/* Запомнили состояние общего флага прерываний */

sreg = SREG;

/* Запрет прерываний */

_CLI();

/* Копирование TCNTn в i */

TCNTn = i;

/* Восстановили состояние общего флага прерываний */

SREG = sreg;

}

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 предполагается, что записываемое значение в TCNTn предварительно записано в пару регистров r17:r16.

Повторное использование временного регистра старшего байта

Если выполняется запись в несколько 16-разр. регистров и при этом значение старшего байта одинаково для всех регистров, то достаточно однократно выполнить запись старшего байта. Однако при этом также учтите возможность некорректного завершения такой операции, если используются прерывания (см. выше описание механизма разрешения такой проблемы).

Тактовые источники таймера-счетчика 1/3

Таймер-счетчик может использовать как внешний, так и внутренний тактовые сигналы. Источник тактового сигнала выбирается соответствующей схемой микроконтроллера под управлением бит выбора синхронизации (CSn2:0), которые находятся в регистре В управления таймером-счетчиком (TCCRnB). Более подробная информация по тактовым источникам и предделителю приведена в разделе "Предделители таймера-счетчика 3, таймера-счетчика 2 и таймера-счетчика 1".

Блок счетчика

Основным элементом 16-разр. таймера-счетчика является программируемый реверсивный 16-разрядный счетчик. На рисунке 47 представлена функциональная схема счетчика и окружающих его элементов.

Рисунок 47 – Функциональная схема счетчика

Описание внутренних сигналов:

Счет – Инкрементирует или декрементирует состояние TCNTn на 1.

Направление – Задает прямой счет (инкрементирование) или обратный счет (декрементирование).

Сброс – Сброс TCNTn (установка всех разрядов к лог. 0).

clkTn – Синхронизация таймера-счетчика.

Верхний предел – Сигнализирует о достижении TCNTn максимального значения.

Нижний предел – Сигнализирует о достижении TCNTn минимального значения (нуля).

Содержимое 16-разр. счетчика разбито на две 8-разр. ячейки, расположенных в памяти ввода-вывода: Старший байт счетчика (TCNTnH) , в котором хранятся старшие 8-разрядов счетчика, и младший байт счетчика (TCNTnL), в котором хранятся младшие 8-разрядов. ЦПУ не имеет непосредственного доступа к регистру TCNTnH. Если ЦПУ выполняет доступ к TCNTnH, то фактически обращение происходит к временному регистру. Во временный регистр копируется значение TCNTnH, если выполняется чтение регистра TCNTnL и в TCNTnH копируется содержимое временного регистра, если выполняется запись в TCNTnL. Такой механизм реализован для считывания/записи 16-разр. значения счетчика за один такт ЦПУ в условиях 8-разр. шины данных. Следует обратить внимание, что в некоторых случаях запись в регистр TCNTn во время счета счетчиком будет давать непредсказуемый результат. Такие случаи описаны в последующих параграфах.

В зависимости от используемого режима работы каждый такт синхронизации таймера clkTn счетчик будет сбрасываться, инкрементироваться или декрементироваться. Сигнал clkTn может быть внешним или внутренним, что задается битами выбора синхронизации (CSn2:0). Если тактовый источник не задан (CSn2:0 = 0), то таймер останавливается. Однако содержимое TCNTn остается доступным ЦПУ независимо от наличия синхронизации на clkTn. Если ЦПУ выполняет запись в TCNTn, то тем самым блокируется (запись имеет более высокий приоритет) любое действие счетчика: сброс или счет.

Алгоритм счета определяется значением бит режима работы таймера (WGMn3:0), расположенных в регистрах А и В управления таймером-счетчиком (TCCRnA и TCCRnB). Имеется четкая связь между алгоритмом счета счетчика и формой генерируемого на выходе OCnx сигнала. Боле подробная информация об этом приведена в “Режимы работы 16-разр. таймеров-счетчиков”.

Установка флага переполнения таймера-счетчика (TOVn) происходит в зависимости выбранного с помощью бит WGMn3:0 режима работы. Флаг TOVn может использоваться для генерации прерывания ЦПУ.

Блок захвата

Таймер-счетчик содержит блок захвата, который запоминает состояние счетчика при возникновении внешнего события, тем самым определяя время его возникновения. В качестве события/событий выступает внешний сигнал, подключенный к выводу ICPn. Для таймера-счетчика 1 альтернативно может использоваться аналоговый компаратор в качестве источника внешнего события. Результат захвата состояния таймера может использоваться для вычисления частоты, скважности импульсов и других параметров импульсных сигналов. Альтернативно это значение может использоваться для создания журнала событий.

Функциональная схема блока захвата представлена на рисунке 48. Некоторые блоки на функциональной схеме, которые не относятся напрямую к блоку захвата, залиты серым цветом. Символ “n” в наименованиях бит и регистров заменяет номер таймера-счетчика.

Рисунок 48 – Функциональная схема блока захвата

Прим.: Выход аналогового компаратора (ACO) только у таймера-счетчика 1 может выступать в качестве сигнала захвата. У таймера-счетчика 3 эта возможность отсутствует.

Если на входе захвата (ICPn) или альтернативно на выходе аналогового компаратора (ACO) возникает изменение логического уровня (событие), которое соответствует установкам детектора фронта, то выполняется захват состояния таймера. При этом 16-разр. значение содержимого таймера (TCNTn) помещается в регистр захвата (ICRn). Флаг захвата (ICFn) устанавливается на том же такте ЦПУ, на котором произошло копирование значения TCNTn в ICRn. Установка бита TICIEn =1 разрешает прерывание по установке флага захвата. Флаг ICFn автоматически сбрасывается при переходе на вектор прерывания. Альтернативно флаг ICFn сбрасывается программно, если записать в него лог. 1. Считывание 16-разр. значения регистра захвата (ICRn) выполняется чтением сначала младшего байта (ICRnL), а затем старшего байта (ICRnH). При выполнении команды чтения младшего байта значение старшего байта автоматически копируется во временный регистр. Если ЦПУ выполняет команду чтения регистра ICRnH, то фактически считывается содержимое временного регистра. Запись в регистр ICRn возможна только в том случае, если битами задания режима работы таймера выбран режим, в котором значение регистра ICRn задает верхний предел счета. В этом случае необходимо выполнить соответствующую установку бит режима работы (WGMn3:0), а только затем выполнить запись значения верхнего предела в регистр ICRn. Запись 16-разр. значения в регистр ICRn выполняется путем записи сначала старшего байта в ICRnH, а только затем младшего байта в ICRnL (см. также “Доступ к 16-разр. регистрам”).

Источник срабатывания механизма захвата

Основным источником, инициирующим захват состояния таймер-счетчика, является вывод захвата (ICPn). Таймер-счетчик 1 также альтернативно может использовать выход аналогового компаратора в качестве источника инициации захвата. Для этого необходимо установить бит разрешения захвата аналоговым компаратором (ACIC) в регистре состояния и управления аналогового компаратора (ACSR). Учтите, что изменение источника инициации захвата может привести к возникновению захвата. Поэтому, после изменения источника должен быть сброшен флаг захвата.

Входные каскады, связанные с выводом захвата (ICPn) и выходом аналогового компаратора (ACO) выполнены по аналогии с каскадом, связанного с выв. Tn (см. рис. 59). Детекторы фронта также идентичны. Однако если разрешена работа подавителя шумов, то последовательно перед детектором фронта включается дополнительная логика, которая реагирует на изменение уровня, если он находился на постоянном уровне не менее 4 тактов ЦПУ. Обратите внимание, что вход подавителя шумов и детектора фронта всегда разрешен, если таймер-счетчик находится в режиме, где ICRn определяет вершину счета.