AVR中断详解

Tmega16一共配置了2个8位和1个16位，共3个定时计数器，它们是8位的定时计数器T/C0、T/C2和16位的定时计数器T/C1。功能强大，但也非常复杂，不易掌握，欢迎大家讨论：

1、谈谈AVR定时器的学习方法，各定时器的优缺点及最佳使用场合

2、在使用AVR过程中，对AVR定时器的应用，欢迎贴出你的代码

3、你在使用AVR定时器过程中碰到的疑难问题，怎么解决的，或未解决的需要帮忙的

AVR定时器知识要点总结：

1、   定时器数量：分别是T/C0、T/C2、T/C1 ；ATmega16一共配置了2个8位和1个16位，共3个定时计数器，它们是8位的定时计数器T/C0、T/C2和16位的定时计数器T/C1。

2、   定时器中断源：ATmega16共有8个定时中断，分别是TIMER2 COMP、TIMER2 OVF、TIMER1 CAPT、TIMER1 COMPA、TIMER1 COMPB、TIMER1 OVF、TIMER0 OVF、TIMER0 COMP；从表1中可以得出如下结论：

a：定时器中断优先级低于复位中断、外部中断0、外部中断1，见表1；TC2的中断优先级高于TC1，TC1的中断优先级高于TC0；

b：定时器的中断向量号是从4~10，还有一个20（可以这样来记：复位中断是最高的，其次是外部中断，最后是定时中断，外部中断2是个特例，TC0比较匹配也是个特例）

c：定时器的匹配中断优先级高于其溢出中断（TC0是个特例，溢出中断优先级高于匹配中断），事件捕捉中断优先级高于匹配中断！

d：TC1有4个中断，TC0，TC2各有两个中断；

  表1   mega16的中断向量区

向量号 Flash空间地址     中断源                 中断定义说明

1   $000                 RESET             外部引脚电平引发的复位、

                                          上电复位、掉电检测复位、

                                            看门狗复位、JTAG AVR复位

2   $002                 INT0               外部中断请求0

3   $004                 INT1               外部中断请求1

4   $006               TIMER2 COMP     定时计数器2比较匹配

5   $008               TIMER2 OVF       定时计数器2溢出

6   $00A               TIMER1 CAPT       定时计数器1事件捕捉

7   $00C               TIMER1 COMPA   定时计数器1比较匹配A

8   $00E               TIMER1 COMPB   定时计数器1比较匹配B

9   $010               TIMER1 OVF       定时计数器1溢出

10   $012               TIMER0 OVF       定时计数器0溢出

19   $024               INT2               外部中断请求2

20   $026               TIMER0 COMP     定时计数器0比较匹配

3、    波形发生模式 T/C0、T/C2有4种波形模式，T/C1有16种波形

      a：T/C0、T/C2分别由TCCR0中的两位 WGM0[1:0]（位3、6）、TCCR2中的两位 WGM2[1:0]（位3、6）来控制；

      b: T/C1则由TCCR1B中的两位WGM1[3:2]（位4、3）和TCCR1A中的两位WGM1[1:0]（位1、0）

4、    比较匹配输出方式：T/C0、T/C2有4比较匹配输出模式，T/C1有16种波形

a：T/C0中的COM0[1:0]（TCCR0位5，4）控制比较匹配输出模式，非PWM模式WGM = [0，2]有4种输出模式，PWM模式WGM = [1，2]有3种输出模式

b：T/C2中的COM2[1:0]（TCCR2位5，4）控制比较匹配输出模式，非PWM模式WGM = [0，2]有4种输出模式，PWM模式WGM = [1，2]有3种输出模式

c：T/C1中的COM1A[1:0]（TCCR1A位7，6）控制通道A比较匹配输出模式， T/C1中的COM1B[1:0]（TCCR1A位5，4）控制通道B比较匹配输出模式，各有四种输出模式

5、    各定时器的最佳使用场合（不知道，望各位网友讨论补充）

a：TC0

b：TC1

c：TC2

第二部分：定时器0 T/C0

定时器0有两个中断源TIMER0 OVF（溢出中断）和TIMER0 COMP（比较匹配中断），中断向量号分别为10和20；在三个定时器中，T/C0的中断级别最低。（PS：既然TIMER0 OVF（溢出中断）比TIMER0 COMP（比较匹配中断）优先级要高，那么T/C0主要用在计数方面吧？^-^ ^-^）

1、   T/C0的时钟源 T/C0的计数时钟源可由来自外部引脚T0（PB0）的信号提供，也可来自芯片的内部。时钟源的选择由TCCR0中的3个标志位CS0[2:0]确定，共有8种选择：无时钟；内部时钟有5种分频选择（1，8，64，256，1024）；外部时钟有2种（下降沿和上升沿）。

a：当定时计数器使用系统内部时钟作为计数源时，通常作为定时器和波形发生器使用。

注意：有5种分频选择（1，8，64，256，1024），同T/C1共用一个预定比例分频器，两者分别使用了CS02 CS01 CS00 和 CS12 CS11 CS10 两组控制逻辑来控制最后输出，互不影响；但有一个特定的情况，预分频器复位将会影响所有与其连接的T/C。

b：当定时计数器使用外部时钟作为计数源时，通常作为计数器使用，用于记录外部脉冲的个数。使用时，需注意以下几点：

A、   由于引脚上同步与边沿监测电路的存在，引脚T0/T1 上的电平变化需要延时2.5 到3.5 个系统时钟周期才能使计数器进行更新；

B、   外部时钟脉冲宽度必须大于一个系统时钟周期；

C、   外部时钟源的最高频率不大于 fclk_I/O/2.5；

D、   外部时钟源不送入预分频。

2、T/C0比较匹配单元 8位比较器持续对TCNT0和输出比较寄存器OCR0进行比较。一旦TCNT0等于OCR0，比较器就给出匹配信号。在匹配发生的下一个定时器时钟周期输出比较标志OCF0 置位。

注意：A、PWM 模式时，使能双缓冲功能，CPU 访问的是OCR0缓冲寄存器；

B、正常工作模式和CTC模式，禁止双缓冲功能时CPU 访问的则是OCR0 本身；

C、 强制输出比较，在非PWM 模式时，可以通过对强制输出比较位FOC0写”1” 的方式来产生比较匹配。强制比较匹配不会置位 OCF0 标志，也不会重载/ 清零定时器，但是OC0 引脚将被更新，好象真的发生了比较匹配一样；

D、 写TCNT0 操作将阻止比较匹配， CPU 对TCNT0 寄存器的写操作会在下一个定时器时钟周期阻止比较匹配的发生；

E、OC0 的设置应该在设置数据方向寄存器之前完成；在使用OC0 功能之前首先要通过数据方向寄存器的DDR_OC0 位将此引脚设置为输出；

PS：双缓冲可以将更新OCR0 寄存器与top 或bottom 时刻同步起来，从而防止产生不对称的PWM 脉冲，消除了干扰脉冲。不理解该段描述含意！

3、工作模式 工作模式- T/C 和输出比较引脚的行为- 由波形发生模式(WGM01:0) 及比较输出模式(COM01:0) 的控制位决定。比较输出模式对计数序列没有影响，而波形产生模式对计数序列则有影响。COM01:0 控制PWM 输出是否为反极性。非PWM 模式时COM01:0 控制输出是否应该在比较匹配发生时置位、清零，或是电平取反

表2.1 T/C0的工作模式

模式   WGM01   WGM00   COM01   COM00   T/C0工作模式   计数上限值   OCR0更新   TOV0置位   说明

0   0   0   0   0   普通模式   0xFF   立即   0xFF   PB3为通用I/O引脚

0   0   0   0   1   普通模式   0xFF   立即   0xFF   比较匹配时触发OC0

0   0   0   1   0   普通模式   0xFF   立即   0xFF   比较匹配时清零OC0

0   0   0   1   1   普通模式   0xFF   立即   0xFF   比较匹配时置位OC0

1   0   1   0   0   PWM，相位可调   0xFF   0xFF   0x00   PB3为通用I/O引脚

1   0   1   0   1   PWM，相位可调   0xFF   0xFF   0x00   保留

1   0   1   1   0   

PWM，相位可调   0xFF   0xFF   0x00   向上计数过程中比较匹配时清零OC0

                                        向下计数过程中比较匹配时置位OC0

1   0   1   1   1   

PWM，相位可调   0xFF   0xFF   0x00   向上计数过程中比较匹配时置位OC0

                                        向下计数过程中比较匹配时清零OC0

2   1   0   0   0   CTC模式   OCR0   立即   0xFF   PB3为通用I/O引脚

2   1   0   0   1   CTC模式   OCR0   立即   0xFF   比较匹配时触发OC0

2   1   0   1   0   CTC模式   OCR0   立即   0xFF   比较匹配时清零OC0

2   1   0   1   1   CTC模式   OCR0   立即   0xFF   比较匹配时置位OC0

3   1   1   0   0   快速PWM   0xFF   0xFF   0xFF   PB3为通用I/O引脚

3   1   1   0   1   快速PWM   0xFF   0xFF   0xFF   保留

3   1   1   1   0   快速PWM   0xFF   0xFF   0xFF   比较匹配时清OC0，计数值为0xFF   

                                                      时置位OC0

3   1   1   1   1   快速PWM   0xFF   0xFF   0xFF   比较匹配时置OC0，计数值为0xFF

                                                      时清零OC0

4、T/C0相关存储器

========================================================================

发一个跑表程序,该程序用的是T/C0溢住中断,四位数码管动态扫秒,每为显示2MS,显示时时间0~99.99秒,经过测试正确

/************************************************************

ICC-AVR application builder : 2008-4-17 16:11:30

Target : M16

Crystal: 4.0000Mhz

文件：timer_00

设计：raosibin

时间：2008-4-17

版本：ver1.0

功能说明：T/C0中断溢出实验，每10MS中断一次，刷新显示数据；

      动态扫描显示方式；

硬件说明：PA0~PA3接数玛管的A,B,C,D；PB0~PB6接a,b,c,d,e,f,g;

**************************************************************/

#include

#include

const unsigned char seg7_data[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,

                      0x6f}; //0,1......9 段码

const unsigned char position_data[]={0xf1,0xf2,0xf4,0xf8}; //0,1,2,3, 位选通

unsigned char    timer[4];                    // 秒计数单元

unsigned char posit;

volatile char counter;

volatile char    flag_10ms;

volatile char    flag_2ms;

void port_init(void)

{

PORTA = 0x00;

DDRA = 0xFF;

PORTB = 0x00;

DDRB = 0xFF;

PORTC = 0x00; //m103 output only

DDRC = 0x00;

PORTD = 0x00;

DDRD = 0x00;

}

void display(void)                // 4位LED数码管动态扫描函数

{

  PORTA = 0x00;    

   PORTB = seg7_data[timer[posit]]; 

   PORTA = position_data[posit]; 

   if (++posit >=4 ) posit = 0;

}

//TIMER0 initialize - prescale:64

// WGM: Normal

// desired value: 2mSec

// actual value: 2.000mSec (0.0%)

void timer0_init(void)

{

TCCR0 = 0x00; //stop

TCNT0 = 0x83; //set count

OCR0 = 0x7D; //set compare

TCCR0 = 0x03; //start timer

}

#pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:10

void timer0_ovf_isr(void)

{

//flag_10ms=1;

TCNT0 = 0x83; //reload counter value

flag_2ms=1;

if (++counter >=5)

{

counter=0;

flag_10ms=1;

}

}

//call this routine to initialize all peripherals

void init_devices(void)

{

//stop errant interrupts until set up

CLI(); //disable all interrupts

port_init();

timer0_init();

MCUCR = 0x00;

GICR = 0x00;

TIMSK = 0x01; //timer interrupt sources