МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра БТС

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ №2

по дисциплине «Микропроцессорные системы»

Тема: Программирование таймера

Студентка гр. 7501		Кирьянова А.М
Преподаватель		Анисимов А.А.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы: запрограммировать задержки для мигания светодиодом на языках С и Assembler.

Используемые инструменты: Отладочная плата ATTINY2313, интегрированная среда разработки AVR Atmel Studio 7.

Основные теоретические положения

1. Устройство отладочной платы attiny2313

ATtiny2313  низкопотребляющий 8 битный КМОП микроконтроллер с AVR RISC архитектурой.

AVR ядро объединяет богатую систему команд и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра непосредственно связаны с арифметико-логическим устройством (АЛУ), что позволяет получить доступ к двум независимым регистрам при выполнении одной команды.

Рисунок 1  Устройство отладочной платы ATTINY2313

2. Источники тактовой частоты

Для работы любого микроконтроллера его необходимо обеспечить стабильным источником тактовых импульсов. Для микроконтроллеров фирмы Atmel возможно несколько вариантов.

• Воспользоваться внутренним генератором на RC-цепочке;

• В качестве источника тактовых импульсов может выступать внешний кварцевый резонатор (или керамический). Максимальная поддерживаемая частота – 16 МГц (помним, что энергопотребление микроконтроллера возрастает с увеличением рабочей частоты, причём значительно). Для подключения внешнего кварцевого резонатора используются специальные выводы – XTAL1 и XTAL2, также для подключения необходимо использовать дополнительные конденсаторы емкостью в 15 – 30 пФ, в зависимости от частоты. Пример подключения кварцевого резонатора приведен на рис. 2.

Рисунок 2  Схемы тактирования микроконтроллера

• Вариант, нетребовательный к точности задаваемой системной частоты – воспользоваться вместо резонатора обычной RC-цепочкой, при этом для её подключения используются те же самые выводы, что и в предыдущем случае.

Емкость конденсатора RC-цепочки должна быть не ниже 22пФ. Также, с помощью фьюз-бита CKOPT мы можем подключить между выводом XTAL1 и землёй внутренний конденсатор емкостью 36 пФ, что позволяет избавиться от внешнего конденсатора.

• Последний вариант – использование внешнего генератора: подключаем выход генератора к выводу XTAL1. Подобный способ тактирования микроконтроллера обеспечивает максимальную точность, единственный недостаток – подобные генераторы имеют достаточно высокую стоимость.

С помощью такого кварца можно с высокой точностью отсчитывать секундные интервалы. Для подключения часового кварца используются отдельные выводы TOSC1 и TOSC2, причём использование дополнительных внешних конденсаторов не требуется (рис. 3).

Рисунок 3  Альтернативные схемы тактирования микроконтроллера

3. Управляющие регистры таймера

Основными управляющими регистрами являются регистры TCCRxn (Timer/Counter Control Register, для микроконтроллера AtTiny2313 предусмотрено три управляющих регистра – TCCR0A, TCCR0B и TCCR0C, которые определяет режим работы таймера и значение коэффициента предделителя.

Значение предделителя можно изменить в регистре TCCR1B, за него отвечают три бита: CS12:CS11:CS10 (Clock Select), которые как раз и определяют коэффициент деления тактовых импульсов микроконтроллера.

Рисунок 4  регистр TCCR1B

Здесь возможны следующие варианты (табл. 1).

Таблица 1  Биты, определяющие значение предделителя таймера

CS02	CS01	CS01	Описание
0	0	0	Нет источника импульсов (Таймер остановлен)
0	0	1	clkIO/1 (No prescaling)
0	1	0	clkIO/8 (From prescaler)
0	1	1	clkIO/64 (From prescaler)
1	0	0	clkIO/256 (From prescaler)
1	0	1	clkIO/1024 (From prescaler)
1	1	0	External clock source on T1. Clock on falling edge.
1	1	1	External clock source on T1. Clock on rising edge.

Режим работы таймера T1 определяется состоянием четырех битов WGM10…WGM13, которые находятся в двух разных управляющих регистрах TCCR1A и TCCR1B (что в целом не очень удобно).

Рисунок 5  регистры TCCR1A и TCCR1B

Зависимость режима работы таймера от состояния этих разрядов показана в табл. 2.

Таблица 2  Режимы работы таймера

№	WGM1 [3:0]	Режим работы таймера	TOP	Обновление бита OCR1x	Установка прерыв. TOV1
0	0000	Normal	0xFFFF	Immediate	MAX
1	0001	PWM, Phase Correct, 8-bit	0x00FF	TOP	BOTTOM
2	0010	PWM, Phase Correct, 9-bit	0x01FF	TOP	BOTTOM
3	0011	PWM, Phase Correct, 10-bit	0x03FF	TOP	BOTTOM
4	0100	CTC (Clear Timer on Compare)	OCR0A	Immediate	MAX
5	0101	Fast PWM, 8-bit	0x00FF	TOP	TOP
6	0110	Fast PWM, 9-bit	0x01FF	TOP	TOP
7	0111	Fast PWM, 10-bit	0x03FF	TOP	TOP
8	1000	PWM, Phase and Frequency Correct	ICR0	BOTTOM	BOTTOM
9	1001	PWM, Phase and Frequency Correct	OCR0A	BOTTOM	BOTTOM
10	1010	PWM, Phase Correct	ICR0	TOP	BOTTOM
11	1011	PWM, Phase Correct	OCR0A	TOP	BOTTOM
12	1100	CTC (Clear Timer on Compare)	ICR0	Immediate	MAX
13	1101	Reserved	-	-	-
14	1110	Fast PWM	ICR0	TOP	TOP
15	1111	Fast PWM	OCR0A	TOP	TOP

Режим Normal. Это наиболее простой режим работы таймеров, он же единственный режим в младших моделях семейства. В этом режиме счетный регистр функционирует как обычный суммирующий счетчик. По каждому импульсу тактового сигнала осуществляется инкремент счетного регистра. При переходе через значение $FF возникает переполнение, и счет продолжается со значения $00. В том же такте сигнала, в котором обнуляется регистр TCNTn, устанавливается в «1» флаг переполнения счетного регистра TOVn (Timer Overflow).