AVR Tutorial 2: Тоолуур

Зарим тохиолдолд микроконтроллер дээр тодорхой хугацааны дараа юм уу эсвэл тодорхой давталтаар ямар нэгэн үйлдэл хийх хэрэгтэй болдог. Үүнд timer/counter буюу тоолуур ашиглана. AVR микроконтроллер төрлөөсөө хамаараад 8 болон 16 битийн хэд хэдэн тоолууртай байдаг. Энэ хичээлд ашиглаж буй Attiny2313 маань 8 битийн нэг (timer/counter дугаар: 0), 16 битийн нэг (timer/counter дугаар: 1), нийтдээ 2 тоолууртай.

Өмнөх хичээлийн оролт гаралт шиг тоолууруудыг мөн регистрүүдээр тохируулдаг. Энэ удаа 0 дугаарын 8 битийн timer/counter -ыг хэрхэн тохируулахыг тайлбарлая.

Тоолуур хэр хурдан тоолохыг timer/counter control register буюу TCCR0B регистрийн баруун захын CS02, CS01, CS00 (CS нь chip select -ийн товчлол) гэсэн гурван битээр тохируулна.

• CS02=0, CS01=0, CS00=0 бол тоолуур ажиллахгүй байх болно.
• CS02=0, CS01=0, CS00=1 бол тоолуур микроконтроллерын хурдаар тоолно.
• CS02=0, CS01=1, CS00=0 бол тоолуур микроконтроллерын хурднаас 8 дахин удаан тоолно.
• CS02=0, CS01=1, CS00=1 бол тоолуур микроконтроллерын хурднаас 64 дахин удаан тоолно.
• CS02=1, CS01=0, CS00=0 бол тоолуур микроконтроллерын хурднаас 256 дахин удаан тоолно.
• CS02=1, CS01=0, CS00=1 бол тоолуур микроконтроллерын хурднаас 1024 дахин удаан тоолно.
• CS02=1, CS01=1, CS00=0 бол микроконтроллерын T0 хөлийн утга 1 -ээс 0 -руу шилжих мөчид тоолуурын утга нэгээр нэмэгдэнэ. Attiny2313 -ын хувьд T0 хөл бол PD4 хөл юм. Жишээ нь энэ хөлийг ашиглаж товчлуур хэд дахиж дарагдсаныг тоолж болно гэсэн үг.
  
• CS02=1, CS01=1, CS00=1 бол микроконтроллерын T0 хөлийн утга 0 -ээс 1 -руу шилжих мөчид тоолуурын утга нэгээр нэмэгдэнэ.
  

Хэрвээ таны микроконтроллер 1 Mhz -ын хурдтай байвал доорх код 1 миллисекунд (1/(1000000/1024) = 0.001024 секунд) тутамд тоолуурын утгыг нэгээр ихэсгэнэ:

    // CS02=1, CS01=0, CS00=1 -> 1/(1000000/1024) = 0.001024 секунд
    TCCR0B = (1 << CS02) | (1 << CS00);

0 дугаар тоолуурын утга TCNT0 регистр дээр хадгалагдана.

Одоо энэ хоёр регистрийг ашиглаад PB1 хөл дээр залгасан LED диодоо секунд болгонд асааж унтраадаг болгоё:

#include "avr/io.h"

// 200 миллисекунд хүлээ
void wait_200_milliseconds() {
 // Тоолуурыг тэглэнэ
 TCNT0 = 0;
 // Микроконтроллер 1000000 hertz ийн хурдтай ажиллаж байгаа
 // 1/(1000000/1024) = 0,001024 секунд
 // Тоолуурын утга 1,024 миллисекунд болгонд нэгээр ихсэнэ
 TCCR0B = (1 << CS02) | (1 << CS00);
 // Тоолуурын утга 200 болтол хүлээ
 while (TCNT0 < 200);
 // Тоолуур ажиллуулахын болиул
 TCCR0B = 0;
}

int main() {
 uint8_t i;

 // PB1 хөл дээр LED залгасан
 DDRB |= (1 << PB1);
 // LED асаа
 PORTB |= (1 << PB1);

 while(1) {
  // 5 удаа 200 миллисекунд хүлээх = нийтдээ нэг секунд
  for (i = 0; i < 5; i++) {
   wait_200_milliseconds();
  }
  // LED унтраастай бол асаа, асаалттай бол унтраа
  PORTB ^= (1 << PB1);
 }
 return 0;
}

Дээрх кодын сул тал нь тоолуур ажиллаж байх үед микроконтроллер өөр юу ч хийх боломжгүй. Энэ асуудлыг хоёр янзын тасалдал (англиар interrupt) ашиглаж арилгаж болно. TCNT0 регистрийн утга 255 -аас 0 -руу шилжих мөчид timer/counter overflow interrupt эсвэл TCNT0 -ын утга OCR0A регистрийн утгаас илүү гарсан тохиолдолд timer/counter compare match interrupt тус тус үүсгэн ашиглаж болдог.
Timer/counter overflow тасалдал үүсгэхийн тулд TIMS (timer/counter interrupt mask) регистрийн TOIE0 битэд 1 гэсэн утга олгох хэрэгтэй. Харин timer/counter compare match тасалдал үүсгэе гэвэл TIMS регистрийн OCIE0A битийг 1 болгох ёстой бөгөөд тухайн тасалдлын үед тоолуурын утгыг тэглэе гэвэл TCCR0A регистрийн WGM01 битийг 1 болгоод бусад WGM битүүдийг тэглэнэ.

Дээр бичсэн кодыг одоо timer/counter compare match тасалдал ашигладаг болгож өөрчилье:

#include "avr/io.h"
#include "avr/interrupt.h"

volatile uint8_t i = 0;

ISR (TIMER0_COMPA_vect)
{
 i++;
 // 5 udaa 200 millisekunden = 1 sekund
 if (i == 5) {
  // LED g untraastai bol asaa, asaalttai bol untraa
  PORTB ^= (1 << PB1);
  i = 0;
 } 
}

int main() {
 // PB1 hol deer LED zalgagdsan
 DDRB |= (1 << PB1);
 // LED g asaa
 PORTB |= (1 << PB1);

 // Tooluuriin utgiig 0 bolgo
 TCNT0 = 0;
 // tooluuriin utga OCR0A tai tentsvel tooluuriig tegle
 TCCR0A |= (1 << WGM01);
 // mikrocontroller 1000000 herz iin hurdtai ajillaj baigaa
 // 1/(1000000/1024) = 0,001024 sekund
 // tooluuriin utga 1,024 millisekund bolgond 1 eer nemegdene
 TCCR0B |= (1 << CS02) | (1 << CS00);
 // 200 millisekund tutamt compare match interrupt uusne
 OCR0A = 199;
 // compare match interrupt iig uusehiig zovshooroh
 TIMSK |= (1 << OCIE0A);
 // global interrupt zovshooroh
 sei();
 while(1) {
  // end oor uildel hiij bolno
 }
 return 0;
}

0 дугаар тоолуур OCR0A -аас гадна OCR0B гэж бас нэгэн регистртэй.