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【Arduino学习笔记】系列1 - 定时器配置

2021-02-23 18:00:44 simpower

类专栏: 学习笔记-Arduino 文章标签: Arduino Timer
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一、Arduino定时器简介 

二、定时器基本概念

定时器速度(HZ) = Arduino时钟速度(16MHz) / 预分频器系数

中断频率(Hz)=(Arduino时钟速度16MHz)/(预分频器*(比较匹配寄存器+ 1)

比较匹配寄存器= [16,000,000Hz /(预分频器*所需的中断频率)] - 1

三、定时器配置代码

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 Arduino的学习过程中一般使用库函数操作。但是关于定时器的例子常用库却没有。因此,在这里简要通俗的写出定时中断的配置过程。参考资料:http://www.instructables.com/id/Arduino-Timer-Interrupts/。

一、Arduino定时器简介 

 Arduino UNO有三个定时器,分别是timer0,timer1和timer2。每个定时器都有一个计数器,在计时器的每个时钟周期递增。当计数器达到存储在比较匹配寄存器中指定值时触发CTC定时器中断。一旦定时器计数器达到该值,它将在定时器时钟的下一个定时器上清零(复位为零),然后它将继续再次计数到比较匹配值。通过选择比较匹配值并设置定时器递增计数器的速度,你可以控制定时器中断的频率。

      下面引出定时器各个寄存器的配置关系。 

二、定时器基本概念

1、预分频系数与比较匹配器

 Arduino时钟以16MHz运行。计数器的一个刻度值表示1 / 16,000,000秒(~63ns),跑完1s需要计数值16,000,000。

1、Timer0和timer2是8位定时器,可以存储最大计数器值255。

2、Timer1是一个16位定时器,可以存储最大计数器值65535。

一旦计数器达到其最大值,它将回到零(这称为溢出)。因此,需要对时钟频率进行分频处理,即预分频器。通过预分频器控制定时计数器的增量速度。预分频器与定时器的计数速度如下:

定时器速度(HZ) = Arduino时钟速度(16MHz) / 预分频器系数

因此,1预分频器将以16MHz递增计数器,8预分频器将在2MHz递增,64预分频器= 250kHz,依此类推。

三个定时器的预分频系数配置如表:

我将在下一步中解释CS12,CS11和CS10的含义。

现在您可以用以下步骤计算中断频率。以下公式:

中断频率(Hz)=(Arduino时钟速度16MHz)/(预分频器*(比较匹配寄存器+ 1)

重新排列上面的等式,给出你想要的中断频率,你可以求解比较匹配寄存器值:

比较匹配寄存器= [16,000,000Hz /(预分频器*所需的中断频率)] - 1

记住,当你使用定时器0和2时,这个数字必须小于256,对于timer1小于65536。

所以如果你想每秒一次中断(频率为1Hz):比较匹配寄存器= [16,000,000 /(预分频器 * 1)] -1
预分频器为1024,你得到:比较匹配寄存器= [16,000,000 /(1024 * 1)] -1 = 15,624,因为256 <15,624 <65,536,你必须使用timer1来实现这个中断。

三、定时器配置代码

int toggle0,toggle1,toggle2=0;

void setup(){
 
  cli();//关闭全局中断
 
  //设置定时器0为10kHz(100us)
  TCCR0A = 0;//将整个TCCR0A寄存器设置为0
  TCCR0B = 0;//将整个TCCR0B寄存器设置为0
  TCNT0  = 0;//将计数器值初始化为0
  //设置计数器为10kHZ,即100us
  OCR0A = 24;//比较匹配寄存器= [16,000,000Hz /(预分频器*所需中断频率)] - 1
             //比较匹配寄存器=24,中断间隔=100us即中断频率10khz
  TCCR0A |= (1 << WGM01);//打开CTC模式
  TCCR0B |= (1 << CS01) | (1 << CS00); //设置CS01位为1(8倍预分频)   
  TIMSK0 |= (1 << OCIE0A);//启用定时器比较中断
  
 
  //设置定时器1为1kHz
  TCCR1A = 0;//将整个TCCR1A寄存器设置为0
  TCCR1B = 0;//将整个TCCR1B寄存器设置为0
  TCNT1  = 0;//将计数器值初始化为0
  //设置计数器为10kHZ,即1ms
  OCR1A = 15624;//199;// = (16*10^6)/(1000*8) - 1 (must be <65536)
  TCCR1B |= (1 << WGM12);//打开CTC模式
  TCCR1B |= (1 << CS12) | (1 << CS10);//设置CS11位为1(8倍预分频)
  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);
 
  //设置定时器2为8kHz
  TCCR2A = 0;// set entire TCCR2A register to 0
  TCCR2B = 0;// same for TCCR2B
  TCNT2  = 0;//initialize counter value to 0
  // set compare match register for 8khz increments
  OCR2A = 249;// = (16*10^6) / (8000*8) - 1 (must be <256)
  // turn on CTC mode
  TCCR2A |= (1 << WGM21);//打开CTC模式
  // Set CS21 bit for 8 prescaler
  TCCR2B |= (1 << CS21);   
  // enable timer compare interrupt
  TIMSK2 |= (1 << OCIE2A);
 
  sei();//打开全局中断

  pinMode(13,OUTPUT);
 
}
 
//中断0服务函数
ISR(TIMER0_COMPA_vect){
//产生频率为2kHz / 2 = 1kHz的脉冲波(全波切换为两个周期,然后切换为低)
  if(toggle0){
    digitalWrite(8,HIGH);
    toggle0 = 0;
  }
  else{
    digitalWrite(8,LOW);
    toggle0 = 1;
  }
}
 
ISR(TIMER1_COMPA_vect){// timer1中断1Hz切换引脚13(LED)
//产生频率为1Hz / 2 = 0.5kHz的脉冲波(全波切换为两个周期,然后切换为低)
  if(toggle1){
    digitalWrite(13,HIGH);
    toggle1 = 0;
  }
  else{
    digitalWrite(13,LOW);
    toggle1 = 1;
  }
  delay(2000);
}
  
ISR(TIMER2_COMPA_vect){// timer1中断8kHz切换引脚9
//产生频率为8kHz / 2 = 4kHz的脉冲波(全波切换为两个周期,然后切换为低)
  if(toggle2){
    digitalWrite(9,HIGH);
    toggle2 = 0;
  }
  else{
    digitalWrite(9,LOW);
    toggle2 = 1;
  }
}
 
 
void loop(){
  
}

 

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