ATmega16的T/C1為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(yīng)用外(可以利用溢出中斷和比較匹配中斷作定時功能) 符號定義: BOTTOM 計數(shù)器計到0x0000 時即達(dá)到BOTTOM MAX 計數(shù)器計到0xFFFF ( 十進(jìn)制的65535) 時即達(dá)到MAX TOP 計數(shù)器計到計數(shù)序列的最大值時即達(dá)到TOP。 TOP 值可以為固定值0x00FF、0x01FF或 0x03FF，或是存儲于寄存器 OCR1A或ICR1里的數(shù)值，具體有賴于工作模式 ------注意MAX和TOP是不同的，在表格[波形產(chǎn)生模式的位描述]可以看到它們的作用 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溢出中斷標(biāo)志，發(fā)生于MAX(0xFFFF)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 (捕捉輸入功能可以工作在多種模式下，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(yīng)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(zhǔn)確的連續(xù)定時信號 WGM1=4時， 最大值由OCR1A設(shè)定，TOP時產(chǎn)生OCF1A比較匹配中斷標(biāo)志 WGM1=12時，最大值由ICF1設(shè)定， TOP時產(chǎn)生ICF1輸入捕捉中斷標(biāo)志 ------如果TOP=MAX，TOP時也會產(chǎn)生TOV1溢出中斷標(biāo)志 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(yù)分頻因子(1、8、64、256、1024)，T2多了(32、128)兩級。 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[不是MAX,跟普通模式，CTC模式不一樣] 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(shè)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(shè)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(shè)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(zhǔn)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(shè)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(shè)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(yùn)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(zhǔn)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(shè)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(shè)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(yīng)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(dá)8秒的超長定時，這可是標(biāo)準(zhǔn)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(yù)分頻) 0 1 0 clkIO/8 ( 來自預(yù)分頻器) 0 1 1 clkIO/64 ( 來自預(yù)分頻器) 1 0 0 clkIO/256 ( 來自預(yù)分頻器) 1 0 1 clkIO/1024 ( 來自預(yù)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(fù)位 在高預(yù)分頻應(yīng)用時，通過復(fù)位預(yù)分頻器來同步T/C 與程序運(yùn)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(yù)分頻器，因為預(yù)分頻器復(fù)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(yù)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(biāo)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(biāo)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 (使用ICR1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(dāng)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(biāo)志位ICF1 置位。 如果此時ICIE1 = 1，輸入捕捉標(biāo)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(yīng)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(biāo)志執(zhí)行一次清零操作以避免出現(xiàn)錯誤的結(jié)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。 (其實就是永遠(yuǎn)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(yù)分頻器的影響 使用輸入捕捉中斷時，中斷程序應(yīng)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(jié)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(yīng)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(jìn)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。 (就是說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(qiáng)) 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(fēng)險，不管T/C是否在運(yùn)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(qiáng)制輸出比較（FOC） 工作于非PWM 模式時，可以通過對強(qiáng)制輸出比較位FOC1x 寫”1” 的方式來產(chǎn)生比較匹配。 強(qiáng)制比較匹配不會置位 OCF1x 標(biāo)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(shè)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(shè)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(yīng)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(yīng)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; TCNT1=k; k=TCNT1; 這里舉例 如何用16位定時器T1實現(xiàn)高精度1秒連續(xù)定時,精準(zhǔn)度跟所用晶振一樣 T1 CTC模式，8MHz外部晶振，定時1秒的話，選256分頻，剛好整步距，非常準(zhǔn)確TOP=1000000/(0.125*256)-1=31249=0x7A11。 作連續(xù)定時，必用CTC/PWM模式作，沒有累積誤差，穩(wěn)定度跟時鐘是一樣，手動重裝受中斷影響是很難達(dá)到的。 不過定時步距和最長定時間取決于時鐘，分頻系數(shù)和模式。 對于非整步距的定時時間要求，就會存在小于一個步距的偏差。 例如 T1,CTC模式，8MHz fOCn=fclk_IO/(2*N*(1+TOP)) 定時時間 T= 0.125uS*N*(1+TOP) 分頻系數(shù) 定時步距 最長定時時間 1(無分頻) 0.125uS 8192us 8毫秒 8 1uS 65536us 65毫秒 64 8uS 524ms 0.5秒 256 32uS 2097ms 3秒 1024 128uS 8388ms 超8秒了 定時1秒的話，選256分頻，剛好整步距，非常準(zhǔn)確，TOP=1000000/(0.125*256)-1=31249=0x7A11。 -----------當(dāng)然了，時鐘必須是高精度的晶振之類，不要用內(nèi)部RC振蕩器來瞎搞。 由于精度取決于晶振的精度，配合軟件做RTC實時時鐘是完全可行的。 用+/-20PPM的晶振，跑一個月誤差1分鐘 [60*60*24*30=2592000秒*20ppm=52秒]。 作RTC用專門為32.768KHz時鐘優(yōu)化的T2定時器更合適，這里只是舉例T1的實現(xiàn)方法 如果用+/-2.5PPM的DS32KHz(MAXIM的業(yè)界最準(zhǔn)確的32.768KHz單片穩(wěn)補(bǔ)時鐘芯片TXCO)做時鐘源，超準(zhǔn)確 指標(biāo): -40~+85度全溫度范圍，年誤差<4分鐘，0~40度溫度范圍內(nèi)+/-1PPM，年誤差<1分鐘 |
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