M16的T1 16位定時器" title="定時器">定時器一共有15種工作模式,其他2個8位定時器(T0/T2)相對簡單,,除了T2有異步工作模式用于RTC應用外(可以利用溢出中斷和比較匹配中斷作定時功能),。
分5種工作類型
1 普通模式 WGM1=0
跟51的普通模式差不多,有TOV1溢出中斷,,發(fā)生于TOP時
1 采用內(nèi)部計數(shù)時鐘 用于 ICP捕捉輸入場合---測量脈寬/紅外解碼
?。ú蹲捷斎牍δ芸梢怨ぷ髟诙喾N模式下,而不單單只是普通模式)
2 采用外部計數(shù)脈沖輸入 用于 計數(shù),,測頻
其他的應用,,采用其他模式更為方便,不需要像51般費神
2 CTC模式 [比較匹配時清零定時器模式] WGM1=4,,12
跟51的自動重載模式差不多
1 用于輸出50%占空比的方波信號
2 用于產(chǎn)生準確的連續(xù)定時信號
WGM1=4時,, 最大值由OCR1A設定,TOP時產(chǎn)生OCF1A比較匹配中斷
WGM1=12時,,最大值由ICF1設定,, TOP時產(chǎn)生ICF1輸入捕捉中斷
注:WGM=15時,也能實現(xiàn)從OC1A輸出方波,,而且具備雙緩沖功能
計算公式: fOCn=fclk_IO/(2*N*(1+TOP))
變量N 代表預分頻因子(1,、8、32,,64,、256,1024),。
3 快速PWM模式 WGM1=5,,6,7,,14,,15
單斜波計數(shù),用于輸出高頻率的PWM信號(比雙斜波的高一倍頻率)
都有TOV1溢出中斷,,發(fā)生于TOP時
比較匹配后可以產(chǎn)生OCF1x比較匹配中斷,。
WGM1=5時, 最大值為0x00FF,, 8位分辨率
WGM1=6時,, 最大值為0x01FF, 9位分辨率
WGM1=7時,, 最大值為0x03FF,,10位分辨率
WGM1=14時,最大值由ICF1設定,, TOP時產(chǎn)生ICF1輸入捕捉中斷 (單緩沖)
WGM1=15時,,最大值由OCR1A設定,,TOP時產(chǎn)生OCF1A比較匹配中斷(雙緩沖,但OC1A將沒有PWM能力,,最多只能輸出方波)
改變TOP值時必須保證新的TOP值不小于所有比較寄存器的數(shù)值
注意,,即使OCR1A/B設為0x0000,也會輸出一個定時器時鐘周期的窄脈沖,,而不是一直為低電平
計算公式:fPWM=fclk_IO/(N*(1+TOP))
4 相位修正PWM模式 WGM1=1,,2,3,,10,,11
雙斜波計數(shù),用于輸出高精度的,,相位準確的,,對稱的PWM信號
都有TOV1溢出中斷,但發(fā)生在BOOTOM時
比較匹配后可以產(chǎn)生OCF1x比較匹配中斷,。
WGM1=1時,, 最大值為0x00FF, 8位分辨率
WGM1=2時,, 最大值為0x01FF,, 9位分辨率
WGM1=3時, 最大值為0x03FF,,10位分辨率
WGM1=10時,,最大值由ICF1設定, TOP時產(chǎn)生ICF1輸入捕捉中斷 (單緩沖)
WGM1=11時,,最大值由OCR1A設定,,TOP時產(chǎn)生OCF1A比較匹配中斷(雙緩沖,但OC1A將沒有PWM能力,,最多只能輸出方波)
改變TOP值時必須保證新的TOP值不小于所有比較寄存器的數(shù)值
可以輸出0%~100%占空比的PWM信號
若要在T/C 運行時改變TOP 值,,最好用相位與頻率修正模式代替相位修正模式,。若TOP保持不變,,那么這兩種工作模式實際沒有區(qū)別
計算公式:fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP)
5 相位與頻率修正PWM模式 WGM1=8,9
雙斜波計數(shù),,用于輸出高精度的,、相位與頻率都準確的PWM波形
都有TOV1溢出中斷,但發(fā)生在BOOTOM時
比較匹配后可以產(chǎn)生OCF1x比較匹配中斷,。
WGM1=8時,,最大值由ICF1設定, TOP時產(chǎn)生ICF1輸入捕捉中斷 (單緩沖)
WGM1=9時,,最大值由OCR1A設定,,TOP時產(chǎn)生OCF1A比較匹配中斷(雙緩沖,,但OC1A將沒有PWM能力,最多只能輸出方波)
相頻修正修正PWM 模式與相位修正PWM 模式的主要區(qū)別在于OCR1x 寄存器的更新時間
改變TOP值時必須保證新的TOP值不小于所有比較寄存器的數(shù)值
可以輸出0%~100%占空比的PWM信號
使用固定TOP 值時最好使用ICR1 寄存器定義TOP,。這樣OCR1A 就可以用于在OC1A輸出PWM 波,。
但是,如果PWM 基頻不斷變化(通過改變TOP值),, OCR1A的雙緩沖特性使其更適合于這個應用,。
計算公式:fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP)
M16的T1 16位定時器一共有15種工作模式,其他2個8位定時器(T0/T2)相對簡單,,除了T2有異步工作模式用于RTC應用外(可以利用溢出中斷和比較匹配中斷作定時功能),。
分5種工作類型
1 普通模式 WGM1=0
跟51的普通模式差不多,有TOV1溢出中斷,,發(fā)生于TOP時
1 采用內(nèi)部計數(shù)時鐘 用于 ICP捕捉輸入場合---測量脈寬/紅外解碼
?。ú蹲捷斎牍δ芸梢怨ぷ髟诙喾N模式下,而不單單只是普通模式)
2 采用外部計數(shù)脈沖輸入 用于 計數(shù),,測頻
其他的應用,,采用其他模式更為方便,不需要像51般費神
2 CTC模式 [比較匹配時清零定時器模式] WGM1=4,,12
跟51的自動重載模式差不多
1 用于輸出50%占空比的方波信號
2 用于產(chǎn)生準確的連續(xù)定時信號
WGM1=4時,, 最大值由OCR1A設定,TOP時產(chǎn)生OCF1A比較匹配中斷
WGM1=12時,,最大值由ICF1設定,, TOP時產(chǎn)生ICF1輸入捕捉中斷
注:WGM=15時,也能實現(xiàn)從OC1A輸出方波,,而且具備雙緩沖功能
計算公式: fOCn=fclk_IO/(2*N*(1+TOP))
變量N 代表預分頻因子(1,、8、32,,64,、256,1024),。
3 快速PWM模式 WGM1=5,,6,7,,14,,15
單斜波計數(shù),用于輸出高頻率的PWM信號(比雙斜波的高一倍頻率)
都有TOV1溢出中斷,,發(fā)生于TOP時
比較匹配后可以產(chǎn)生OCF1x比較匹配中斷,。
WGM1=5時, 最大值為0x00FF,, 8位分辨率
WGM1=6時,, 最大值為0x01FF,, 9位分辨率
WGM1=7時, 最大值為0x03FF,,10位分辨率
WGM1=14時,,最大值由ICF1設定, TOP時產(chǎn)生ICF1輸入捕捉中斷 (單緩沖)
WGM1=15時,,最大值由OCR1A設定,,TOP時產(chǎn)生OCF1A比較匹配中斷(雙緩沖,但OC1A將沒有PWM能力,,最多只能輸出方波)
改變TOP值時必須保證新的TOP值不小于所有比較寄存器的數(shù)值
注意,,即使OCR1A/B設為0x0000,也會輸出一個定時器時鐘周期的窄脈沖,,而不是一直為低電平
計算公式:fPWM=fclk_IO/(N*(1+TOP))
4 相位修正PWM模式 WGM1=1,,2,3,,10,,11
雙斜波計數(shù),用于輸出高精度的,,相位準確的,,對稱的PWM信號
都有TOV1溢出中斷,但發(fā)生在BOOTOM時
比較匹配后可以產(chǎn)生OCF1x比較匹配中斷,。
WGM1=1時,, 最大值為0x00FF, 8位分辨率
WGM1=2時,, 最大值為0x01FF,, 9位分辨率
WGM1=3時, 最大值為0x03FF,,10位分辨率
WGM1=10時,,最大值由ICF1設定, TOP時產(chǎn)生ICF1輸入捕捉中斷 (單緩沖)
WGM1=11時,,最大值由OCR1A設定,,TOP時產(chǎn)生OCF1A比較匹配中斷(雙緩沖,但OC1A將沒有PWM能力,,最多只能輸出方波)
改變TOP值時必須保證新的TOP值不小于所有比較寄存器的數(shù)值
可以輸出0%~100%占空比的PWM信號
若要在T/C 運行時改變TOP 值,,最好用相位與頻率修正模式代替相位修正模式。若TOP保持不變,,那么這兩種工作模式實際沒有區(qū)別
計算公式:fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP)
5 相位與頻率修正PWM模式 WGM1=8,9
雙斜波計數(shù),,用于輸出高精度的,、相位與頻率都準確的PWM波形
都有TOV1溢出中斷,,但發(fā)生在BOOTOM時
比較匹配后可以產(chǎn)生OCF1x比較匹配中斷。
WGM1=8時,,最大值由ICF1設定,, TOP時產(chǎn)生ICF1輸入捕捉中斷 (單緩沖)
WGM1=9時,最大值由OCR1A設定,,TOP時產(chǎn)生OCF1A比較匹配中斷(雙緩沖,,但OC1A將沒有PWM能力,最多只能輸出方波)
相頻修正修正PWM 模式與相位修正PWM 模式的主要區(qū)別在于OCR1x 寄存器的更新時間
改變TOP值時必須保證新的TOP值不小于所有比較寄存器的數(shù)值
可以輸出0%~100%占空比的PWM信號
使用固定TOP 值時最好使用ICR1 寄存器定義TOP,。這樣OCR1A 就可以用于在OC1A輸出PWM 波,。
但是,如果PWM 基頻不斷變化(通過改變TOP值),, OCR1A的雙緩沖特性使其更適合于這個應用,。
計算公式:fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP)
T/C 的時鐘源
T/C 的時鐘源可以有多種選擇,由CS12:0控制,,分別用于高速(低分頻)/長時間(高分頻)/外部計數(shù)場合
一個16位定時器,,在8MHz系統(tǒng)時鐘驅(qū)動下,可以實現(xiàn)uS級的高速定時和長達8秒的超長定時,,這可是標準51的弱點
CS12 CS11 CS10 說明
0 0 0 無時鐘源 (T/C 停止)
0 0 1 clkIO/1 ( 無預分頻)
0 1 0 clkIO/8 ( 來自預分頻器)
0 1 1 clkIO/64 ( 來自預分頻器)
1 0 0 clkIO/256 ( 來自預分頻器)
1 0 1 clkIO/1024 ( 來自預分頻器)
1 1 0 外部T1 引腳,,下降沿驅(qū)動
1 1 1 外部T1 引腳,上升沿驅(qū)動
分頻器復位
在高預分頻應用時,,通過復位預分頻器來同步T/C 與程序運行,,可以減少誤差。
但是必須注意另一個T/C是否也在使用這一預分頻器,,因為預分頻器復位將會影響所有與其連接的T/C,。
外部時鐘源
由于使用了引腳同步邏輯,建議外部時鐘的最高頻率不要大于fclk_IO/2.5,。
外部時鐘源不送入預分頻器
選擇使用外部時鐘源后,,即使T1引腳被定義為輸出,其T1引腳上的邏輯信號電平變化仍然會驅(qū)動T/C1 計數(shù),,這個特性允許用戶通過軟件來控制計數(shù),。
輸入捕捉單元
T/C 的輸入捕捉單元可用來捕獲外部事件,并為其賦予時間標記以說明此時間的發(fā)生時刻,。
外部事件發(fā)生的觸發(fā)信號由引腳ICP1 輸入,,也可通過模擬比較器單元來實現(xiàn)。
時間標記可用來計算頻率,、占空比及信號的其它特征,,以及為事件創(chuàng)建日志。
輸入捕捉單元可以工作在多種工作模式下
?。ㄊ褂肐CR1定義TOP的(WGM1=12,,14,,10,8)波形產(chǎn)生模式時,,ICP1與輸入捕捉功能脫開,,從而輸入捕捉功能被禁用。)
在任何輸入捕捉工作模式下都不推薦在操作過程中改變TOP值
當引腳ICP1 上的邏輯電平( 事件) 發(fā)生了變化,,或模擬比較器輸出ACO 電平發(fā)生了變化,,并且這個電平變化為邊沿檢測器所證實,輸入捕捉即被激發(fā):
16位的TCNT1 數(shù)據(jù)被拷貝到輸入捕捉寄存器ICR1,,同時輸入捕捉標志位ICF1 置位,。
如果此時ICIE1 = 1,輸入捕捉標志將產(chǎn)生輸入捕捉中斷,。
中斷執(zhí)行時ICF1 自動清零,,或者也可通過軟件在其對應的I/O 位置寫入邏輯“1” 清零。
注意,,改變觸發(fā)源有可能造成一次輸入捕捉,。因此在改變觸發(fā)源后必須對輸入捕捉標志執(zhí)行一次清零操作以避免出現(xiàn)錯誤的結果
除去使用ICR1定義TOP的波形產(chǎn)生模式外, T/C中的噪聲抑制器與邊沿檢測器總是使能的,。
?。ㄆ鋵嵕褪怯肋h使能?,?)
使能噪聲抑制器后,,在邊沿檢測器前會加入額外的邏輯電路并引入4個系統(tǒng)時鐘周期的延遲。
噪聲抑制器使用的是系統(tǒng)時鐘,,因而不受預分頻器的影響
使用輸入捕捉中斷時,,中斷程序應盡可能早的讀取ICR1 寄存器
如果處理器在下一次事件出現(xiàn)之前沒有讀取ICR1 的數(shù)據(jù), ICR1 就會被新值覆蓋,,從而無法得到正確的捕捉結果,。
測量外部信號的占空比時要求每次捕捉后都要改變觸發(fā)沿。
因此讀取ICR1 后必須盡快改變敏感的信號邊沿,。改變邊沿后,,ICF1 必須由軟件清零( 在對應的I/O 位置寫”1”)。
若僅需測量頻率,,且使用了中斷發(fā)生,,則不需對ICF1 進行軟件清零。
輸出比較單元
16位比較器持續(xù)比較TCNT1與OCR1x的內(nèi)容,,一旦發(fā)現(xiàn)它們相等,,比較器立即產(chǎn)生一個匹配信號。
然后OCF1x 在下一個定時器時鐘置位。
如果此時OCIE1x = 1,, OCF1x 置位將引發(fā)輸出比較中斷,。
?。ň褪钦f輸出比較可以工作在所有工作模式下,,但PWM模式下更好用,功能更強)
輸出比較單元A(OCR1A) 的一個特質(zhì)是定義T/C 的TOP 值( 即計數(shù)器的分辨率),。
TOP 值還用來定義通過波形發(fā)生器產(chǎn)生的波形的周期,。
由于在任意模式下寫TCNT1 都將在下一個定時器時鐘周期里阻止比較匹配,在使用輸出比較時改變TCNT1就會有風險,,不管T/C是否在運行
這個特性可以用來將OCR1x初始化為與TCNT1 相同的數(shù)值而不觸發(fā)中斷,。
強制輸出比較(FOC)
工作于非PWM 模式時,可以通過對強制輸出比較位FOC1x 寫”1” 的方式來產(chǎn)生比較匹配,。
強制比較匹配不會置位 OCF1x 標志,,也不會重載/ 清零定時器,
但是OC1x 引腳將被更新,,好象真的發(fā)生了比較匹配一樣(COMx1:0 決定OC1x 是置位,、清零,還是交替變化),。
比較匹配輸出單元
比較匹配模式控制位COM1x1:0 具有雙重功能,。
1 波形發(fā)生器利用COM1x1:0 來確定下一次比較匹配發(fā)生時的輸出比較OC1x 狀態(tài);
2 COM1x1:0 還控制OC1x 引腳輸出的來源,。
只要COM1x1:0 不全為零,,波形發(fā)生器的輸出比較功能就會重載OC1x 的通用I/O 口功能。
但是OC1x 引腳的方向仍舊受控于數(shù)據(jù)方向寄存器 (DDR),。
從OC1x 引腳輸出有效信號之前必須通過數(shù)據(jù)方向寄存器的DDR_OC1x 將此引腳設置為輸出,。
波形發(fā)生器利用COM1x1:0 的方法在普通模式、CTC 模式和PWM 模式下有所區(qū)別,。
對于所有的模式,,設置COM1x1:0=0 表明比較匹配發(fā)生時波形發(fā)生器不會操作OC1x寄存器
訪問16位寄存器
寫16 位寄存器時,應先寫入該寄存器的高位字節(jié),。
usigned int k;
k=0x1234;
TCNT1H=(unsigned char)(k>>8);
TCNT1L=(unsigned char) k;
而讀16 位寄存器時應先讀取該寄存器的低位字節(jié),。
usigned int k;
k=TCNT1L;
k+=(unsigned int)(TCNT1H<<8);
使用“C” 語言時,,編譯器會自動處理16位操作,。
usigned int k;
k=0x1234;
TCNT=k;
k=TCNT1;