原理圖

為什么要使用計(jì)時(shí)器？

大多數(shù)微控制器項(xiàng)目都需要使用精心計(jì)時(shí)的事件，包括多任務(wù)，位沖擊協(xié)議，測(cè)量等等。這些定時(shí)事件可以通過在循環(huán)的每次迭代中使用遞增計(jì)數(shù)器來在軟件中完成。但是，這會(huì)浪費(fèi)可用于執(zhí)行其他操作的CPU資源，并且此類循環(huán)的使用可能難以正確計(jì)時(shí)。這就是定時(shí)器被引入微控制器的原因。現(xiàn)在它們非常普遍，很少找到?jīng)]有控制器的控制器。

大多數(shù)ATmega設(shè)備至少有一個(gè)定時(shí)器，ATmega168有三個(gè)定時(shí)器。因此，在本教程中，我們將看看定時(shí)器0以及在兩種不同模式下使用時(shí)如何將它用于定時(shí)事件：正常和比較。

定時(shí)器0

定時(shí)器0是一個(gè)通用的8位定時(shí)器，具有一些相當(dāng)強(qiáng)大的功能，包括比較模式，快速PWM生成和波形生成功能。雖然定時(shí)器0可能看起來很復(fù)雜，但實(shí)際上它使用起來相當(dāng)簡(jiǎn)單，只要你了解其工作原理背后的基礎(chǔ)知識(shí)。

定時(shí)器0外設(shè)布局

首先，AVR上的定時(shí)器幾乎與一個(gè)由鏈中的一堆觸發(fā)器組成的簡(jiǎn)單向上計(jì)數(shù)器相同。每次定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)，它都會(huì)遞增一個(gè)計(jì)數(shù)器寄存器，用于跟蹤當(dāng)前定時(shí)器的值。

當(dāng)定時(shí)器達(dá)到最大值然后計(jì)時(shí)時(shí)（timer0是一個(gè)8位計(jì)數(shù)器，這意味著它最大值為255），定時(shí)器回繞到0并設(shè)置定時(shí)器溢出位。此位可用于查看計(jì)數(shù)器是否已溢出，并且在確定特定代碼段是否已停止或未響應(yīng)的情況下非常有用。

定時(shí)器通?？梢詠碜圆煌脑矗▋?nèi)部時(shí)鐘源和外部I/O引腳。這意味著外部電路可以提供方波，使定時(shí)器遞增，或者微控制器本身可以遞增定時(shí)器（這通常用作時(shí)鐘源）。

一些定時(shí)器（如定時(shí)器0）有比較單位，允許定時(shí)器在定時(shí)器等于某個(gè)值時(shí)觸發(fā)中斷。當(dāng)微控制器需要執(zhí)行在特定時(shí)間過去時(shí)執(zhí)行的事件時(shí)，這非常有用。

一個(gè)這樣的例子涉及在需要每64uS發(fā)送一次脈沖同步脈沖時(shí)創(chuàng)建視頻信號(hào)（朋友）。其他示例包括多任務(wù)，其中微控制器可以每毫秒切換到不同的任務(wù)。一旦匹配發(fā)生，也可以使這樣的比較單元清除定時(shí)器，這樣用戶就不必自己重置定時(shí)器。

定時(shí)器0：正常模式

在正常模式下，定時(shí)器0將在每個(gè)時(shí)鐘遞增，并且一旦計(jì)數(shù)器超過其最高值值（255，因?yàn)樗且粋€(gè)8位定時(shí)器），定時(shí)器回繞到值0并設(shè)置溢出位（TOV0位在寄存器TIFR0中找到）。

設(shè)置定時(shí)器0運(yùn)行在正常模式下，WGM02-WGM01位需要設(shè)置為0（注意; WGM02位于TCCR0B中，而位WGM01和WGM00位于寄存器TCCR0A中。

寄存器TCCR0A和TCCR0B中的波形位

定時(shí)器0：CTC模式

比較匹配模式（CTC）上的清除定時(shí)器與普通模式類似，除非定時(shí)器達(dá)到的值寄存器OCR0A，定時(shí)器清零（復(fù)位為0x00）。這可用于創(chuàng)建定時(shí)事件，包括延遲和中斷，而無需使用軟件資源（全部在硬件中完成）。

當(dāng)定時(shí)器等于OCR0A的值時(shí)，則設(shè)置OCF0A，表示匹配在定時(shí)器和OCR0A之間發(fā)生。要在CTC模式下配置定時(shí)器0，需要將WGM02-WMG00位設(shè)置為0x02。

定時(shí)器0時(shí)鐘源

定時(shí)器0可以通過外部源（通過T0引腳）或內(nèi)部I/O時(shí)鐘提供時(shí)鐘。某些I/O時(shí)鐘源可以如表所示進(jìn)行預(yù)分頻，時(shí)鐘源選擇位可在TCCR0B寄存器中找到。

從顯示預(yù)分量選項(xiàng)的ATmega數(shù)據(jù)表中提取

關(guān)于中斷標(biāo)志的注意事項(xiàng)

重要的是要注意AVR是為了清除標(biāo)志，你必須在標(biāo)志上寫一個(gè)邏輯的。這意味著，例如，如果要清除溢出標(biāo)志，則將1寫入寫入0的寄存器INSTEAD。

示例1：正常模式

此模式顯示在正常模式下使用定時(shí)器0來打開和關(guān)閉LED每次計(jì)數(shù)器翻轉(zhuǎn)（超過255）。

/*

* AVR Timer.c

*

* Created： 08/01/2018 13:16:36

* Author ： RobinLaptop

*/

#define setBit（reg， bit） （reg = reg | （1 《《 bit））

#define clearBit（reg， bit） （reg = reg & ~（1 《《 bit））

#define toggleBit（reg， bit） （reg = reg ^ （1 《《 bit））

#define clearFlag（reg， bit） （reg = reg | （1 《《 bit））

#include

int main（void）

{

// Initialize Registers

clearBit（TCCR0A， WGM00）; // Configure WGM to be 0x00 for normal mode

clearBit（TCCR0A， WGM01）;

clearBit（TCCR0B， WGM02）;

setBit（TCCR0B， CS00）; // Configure clock source to be clock io at 1024 pre-scale

clearBit（TCCR0B， CS01）;

setBit（TCCR0B， CS02）;

DDRD = 0xFF; // Make PORT D and output

while （1）

{

// Wait until the TOV0 bit is set

while（?。═IFR0 & （1 《《 TOV0）））

{

}

// Clear the overflow flag by writing a 1 to it. I know， thats dumb but that‘s how it is！

clearFlag（TIFR0， TOV0）;

// Toggle the LED （PD0 ， Pin 2）

PORTD = PORTD ^ （1 《《 PD0）;

}

}

示例2：CTC模式

當(dāng)定時(shí)器0等于OCR0A的值時(shí)，該模式將切換LED。一旦匹配發(fā)生，定時(shí)器將自動(dòng)復(fù)位并設(shè)置OCF0A標(biāo)志。

/*

* Example 2 - CTC.c

*

* Created： 08/01/2018 13:43:06

* Author ： RobinLaptop

*/

#define setBit（reg， bit） （reg = reg | （1 《《 bit））

#define clearBit（reg， bit） （reg = reg & ~（1 《《 bit））

#define toggleBit（reg， bit） （reg = reg ^ （1 《《 bit））

#define clearFlag（reg， bit） （reg = reg | （1 《《 bit））

#include

int main（void）

{

// Initialize Registers

clearBit（TCCR0A， WGM00）; // Configure WGM to be 0x00 for normal mode

setBit（TCCR0A， WGM01）;

clearBit（TCCR0B， WGM02）;

setBit（TCCR0B， CS00）; // Configure clock source to be clock io at 1024 pre-scale

clearBit（TCCR0B， CS01）;

setBit（TCCR0B， CS02）;

DDRD = 0xFF; // Make PORT D and output

OCR0A = 0x7F; // Reset the timer once the value of the timer reaches 127

while （1）

{

// Wait until the OCF0A bit is set

while（?。═IFR0 & （1 《《 OCF0A）））

{

}

// Clear the overflow flag by writing a 1 to it. I know， thats dumb but that’s how it is！

clearFlag（TIFR0， OCF0A）;

// Toggle the LED （PD0 ， Pin 2）

PORTD = PORTD ^ （1 《《 PD0）;

}

}

結(jié)論

本教程僅涉及計(jì)時(shí)器能夠做更多事情的計(jì)時(shí)器。例如，這些定時(shí)器可以啟用它們的中斷，這將允許微控制器在設(shè)置標(biāo)志后立即運(yùn)行時(shí)間敏感的代碼?；蛘撸覀兛梢詧?zhí)行其他代碼，而不是使用while循環(huán)來等待溢出標(biāo)志觸發(fā)，這樣可以更有效地利用CPU。很明顯，定時(shí)器非常強(qiáng)大，可以為大多數(shù)項(xiàng)目帶來巨大的變化！