描述

時(shí)間敏感的任務(wù)

幾乎所有使用微控制器的項(xiàng)目都具有某種與時(shí)間相關(guān)的組件，例如延遲或重復(fù)任務(wù)。內(nèi)部定時(shí)器電路通過(guò)對(duì)從預(yù)分頻器或時(shí)鐘直接獲得的每個(gè)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)啟用此功能。

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通過(guò)獲取此計(jì)數(shù)器的值，您可以確定已經(jīng)過(guò)去了多少時(shí)間。例如，如果 MCU 的時(shí)鐘設(shè)置為 125KHz，其中一個(gè)定時(shí)器設(shè)置為使用該時(shí)鐘，并且其預(yù)分頻器設(shè)置為 1/1024，則其計(jì)數(shù)器寄存器的每個(gè)增量大約等于 1/122 秒，這源自：

t = 1 / (CLK / prescaler)

所以(1/122) = 1 / (125000 / 1024)

如果您好奇，預(yù)分頻器的工作是將輸入的時(shí)鐘脈沖除以某個(gè)值，這會(huì)使計(jì)數(shù)器減慢該因子。因此，預(yù)分頻值為 4 的定時(shí)器會(huì)將 8Mhz 的系統(tǒng)時(shí)鐘視為 2MHz。Arduino 的 millis()、delay() 和 micros() 都依賴這些定時(shí)器來(lái)操作。但是有一個(gè)問(wèn)題：delay() 是阻塞的，為了使它成為非阻塞，你必須在每個(gè)循環(huán)中檢查 millis() 的值。

改用中斷

為了避免這個(gè)問(wèn)題，ATmega328P 的定時(shí)器可以設(shè)置為在幾個(gè)不同的觸發(fā)器上觸發(fā)中斷。其中之一是溢出標(biāo)志，每當(dāng)計(jì)數(shù)器寄存器從其最大值翻轉(zhuǎn)到 0 時(shí)都會(huì)設(shè)置該標(biāo)志，例如 8 位寄存器從 255 變?yōu)?0。觸發(fā)中斷的另一種方法是使用比較寄存器，它存儲(chǔ)一個(gè)與計(jì)數(shù)器連續(xù)檢查的值，并在計(jì)數(shù)器達(dá)到該值時(shí)引發(fā)中斷。ATmega328P 等微控制器使用這種功能來(lái)控制引腳上的 PWM，而其他更高級(jí)的 MCU 能夠直接從定時(shí)器切換引腳，而完全不需要 CPU。

設(shè)置硬件

對(duì)于這個(gè)例子，我創(chuàng)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，它為 ATmega328P 的 Timer/Counter2 設(shè)置一個(gè)比較值，在比較匹配 A 上觸發(fā)一個(gè)中斷，并切換一個(gè)引腳的值。這方面的所有細(xì)節(jié)都可以在微控制器的數(shù)據(jù)表中找到。代碼首先調(diào)用 hardware_setup() 函數(shù)，其中設(shè)置了幾個(gè)寄存器來(lái)配置系統(tǒng)、定時(shí)器和引腳。(1 << DDD2)通過(guò)將 的值放入寄存器，將數(shù)字引腳 2 設(shè)置為輸出。DDRD接下來(lái)，通過(guò)將 1 放入 TCCR2B 寄存器的時(shí)鐘選擇位字段來(lái)設(shè)置定時(shí)器 2 的預(yù)分頻器，將預(yù)分頻器設(shè)置為 1/1024。

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接下來(lái)，將 255 的值放入比較寄存器 A ( OCR2A)，這意味著當(dāng)計(jì)數(shù)器到達(dá) 255 時(shí)將發(fā)生事件。TIMSK2寄存器得到一個(gè)值(1 << OCIE2A)放入其中，這讓定時(shí)器 2 在比較匹配時(shí)輸出中斷A 被觸發(fā)。最后，在每次比較匹配時(shí)也TCCR2A獲得一個(gè)(1 << COM2A0)切換的值。D12

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程序執(zhí)行和最終想法

雖然我們?cè)O(shè)置了TIMSK2寄存器觸發(fā)中斷，但還是需要處理的。這是通過(guò)創(chuàng)建將在引發(fā)中斷時(shí)觸發(fā)的 ISR（中斷服務(wù)程序）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在附加的代碼中，ISR 增加一個(gè)計(jì)數(shù)器并清除標(biāo)志。在 main() 的 while 循環(huán)中，檢查計(jì)數(shù)器變量以查看它何時(shí)達(dá)到 100，如果達(dá)到了，則通過(guò)執(zhí)行 XOR 操作來(lái)切換 D2 的值，如下所示：PORTD ^= (1 << PORTD2);

使count變量 volatile 很重要，因?yàn)樗嬖V編譯器它的值可以在程序正常執(zhí)行路徑之外的任何時(shí)間更改。該程序應(yīng)通過(guò)編程器刷新到 Nano。不要將 Arduino 函數(shù)與自定義定時(shí)器一起使用，因?yàn)檫@會(huì)弄亂你的定時(shí)器和內(nèi)置函數(shù)。

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使用此代碼，連接到引腳 2 的 LED 應(yīng)每 2.5 秒閃爍一次。嘗試更改不同的值或在各種模式下設(shè)置其他計(jì)時(shí)器。

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