B001-Atmega16-定时器1-(ques=1)

Atmega16-定时器1的使用 step by step。

之前完成了定时器2的各项功能的测试后，这里就很容易做了。

编译环境：AVR Studio 4.19 +avr-toolchain-installer-3.4.1.1195-win32.win32.x86

芯片型号：ATmega16

芯片主频：8MHz

测试说明：

1、 OC1A和 OC1B引脚输出比较匹配的波形

2、 PA2在 TOV1中断时取反

3、 PA3在 OCF1A中断时取反

4、 PA5在 OCF1B中断时取反

5、 PA6在 ICF1中断时取反

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小结：

1、最好使用 CTC模式来做定时功能。

      因为这样就只需要设置OCR1A，不需要每次TOV1中断都要重新设置TCNT1的计数初值。

2、CTC模式下、OC1A和OC1B的频率由OCR1A或ICR1决定，OCR1A和OCR1B都用来控制OC1A和OC1B的相位。

      CTC模式下的脉冲频率最大可达4MHz。

3、快速/高频PWM用于：功率调节、整流、ADC

      当OCR1A/OCR1B超过TOP值时，依然有PWM波形输出：TCNT1=(OCR1A或OCR1B)&TOP时发生比较匹配

      可以得到相当精确的PWM频率和占空比，如38KHz、1/3占空比的红外载波

      可以用OC1A引脚输出类似CTC模式的方波

4、相位修正对称用于：电机控制   

      修改TOP值可能导致上升斜坡和下降斜坡长度不一致，导致一个周期的波形不对称。

      结果就是占空比超出预期或低于预期。

      如果这有影响，就应该使用相位与频率修正PWM来做TOP值/频率可变的PWM。

5、相频修正PWM，其作用与意义有待理解。

6、对于ICF1中断，还有异常，见question-001。

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第一步： 普通模式

说明：

1、使用定时器1的作为定时器使用，每次溢出后PA2的电平取反，由此可得知溢出时间。

测试代码：

Drv_Timer.h

typedef enum 

{

    INT_MODE_TOV = 0,

    INT_MODE_OCF = 1,

    INT_MODE_ICF = 2,

    INT_MODE_OCF1A = 3,

    INT_MODE_OCF1B = 4

} TIMER_INT_MODE;

typedef enum 

{

    T1_COM_MODE_NONE       = 0,

    T1_COM_MODE_TOGGLE     = 1,

    T1_COM_MODE_CLEAR      = 2,

    T1_COM_MODE_SET        = 3,

    T1_WGM_NOMAL           = 0,

    T1_WGM_8_PHASE_PWM     = 1,

    T1_WGM_9_PHASE_PWM     = 2,

    T1_WGM_10_PHASE_PWM    = 3,

    T1_WGM_CTC             = 4,

    T1_WGM_8_FAST_PWM      = 5,

    T1_WGM_9_FAST_PWM      = 6,

    T1_WGM_10_FAST_PWM     = 7,

    T1_WGM_PHASE_FRQ_PWM_ICR1  = 8,

    T1_WGM_PHASE_FRQ_PWM_OCR1A = 9,

    T1_WGM_PHASE_PWM_ICR1    = 10,

    T1_WGM_PHASE_PWM_OCR1A   = 11,

    T1_WGM_CTC_ICR1          = 12,

    T1_WGM_SERVED            = 13,

    T1_WGM_FAST_PWM_ICR1     = 14,

    T1_WGM_FAST_PWM_OCR1A    = 15,

    T1_CLK_SOURCE_NONE     = 0,

    T1_CLK_SOURCE_CLK_1    = 1,

    T1_CLK_SOURCE_CLK_8    = 2,

    T1_CLK_SOURCE_CLK_64   = 3,

    T1_CLK_SOURCE_CLK_256  = 4,

    T1_CLK_SOURCE_CLK_1024 = 5,

    T1_CLK_SOURCE_T1_FALL  = 6,

    T1_CLK_SOURCE_T1_RAISE = 7

} TIMER1_MODE;

typedef enum 

{

    T1_ICP_FALL_EDGE       = 0,

    T1_ICP_RAISE_EDGE      = 1

} TIMER1_ICP;

Drv_Timer.c

// ==========================================================================================================

// 定时器1初始化

// 

// 参数：OCM1A_mode      通道A比较匹配/PWM输出模式选择

//       OCM1B_mode      通道B比较匹配/PWM输出模式选择

//       com_mode        工作模式/波形产生模式选择

//       clk_source      时钟源和预分频选择

// 

// PWM模式下、写TCCR1A时需要清除FOC1A/B

// 写TCCR1B时需要清除bit5

// 

// ==========================================================================================================

void Drv_Timer1_init(const uint8_t com_mode, const uint8_t OCM1A_mode, const uint8_t OCM1B_mode, const uint8_t clk_source)

{

    TCCR1A = ((OCM1A_mode & 0x03) << 6) |   // 通道A比较匹配/PWM输出模式选择

             ((OCM1B_mode & 0x03) << 4) |   // 通道B比较匹配/PWM输出模式选择

             ((com_mode   & 0x03) << 0);    // 工作模式/波形产生模式选择(WGM[11:10])

    TCCR1B = (((com_mode & 0x0C) >> 2) << 3)   |    // 工作模式/波形产生模式选择(WGM[13:12])

             ( (clk_source & 0x07)     << 0);       // 时钟源和预分频选择

}

// ==========================================================================================================

// TIMER1 中断使能

// 

// 参数：mode   = INT_MODE_TOV 或 INT_MODE_ICF 或 INT_MODE_OCF1A  或 INT_MODE_OCF1B

//       enable = ENABLE 或 DISABLE

// 

// 可以单独使能/禁止一种模式的中断

// 

// ==========================================================================================================

void Drv_Timer1_INT_Enable(const uint8_t mode, const uint8_t enable)

{

    if(INT_MODE_TOV == mode)

    {

        if(DISABLE == enable)

        {

            TIMSK &= ~(1 << TOIE1);

        }

        else

        {

            TIMSK |=  (1 << TOIE1);

        }

        TIFR |= (1 << TOV1);

        return ;

    }

    if(INT_MODE_OCF1A == mode)

    {

        if(DISABLE == enable)

        {

            TIMSK &= ~(1 << OCIE1A);

        }

        else

        {

            TIMSK |=  (1 << OCIE1A);

        }

        TIFR |= (1 << OCF1A);

        return ;

    }

    if(INT_MODE_OCF1B == mode)

    {

        if(DISABLE == enable)

        {

            TIMSK &= ~(1 << OCIE1B);

        }

        else

        {

            TIMSK |=  (1 << OCIE1B);

        }

        TIFR |= (1 << OCF1B);

        return ;

    }

    if(INT_MODE_ICF == mode)

    {

        if(DISABLE == enable)

        {

            TIMSK &= ~(1 << TICIE1);

        }

        else

        {

            TIMSK |=  (1 << TICIE1);

        }

        TIFR |= (1 << ICF1);

    }

}

// ==========================================================================================================

// TIMER1 溢出中断服务程序

// 

// ==========================================================================================================

ISR(TIMER1_OVF_vect)

{

    PORTA ^= (1 << PA2);

}

main.c

// ==========================================================================================================

// 主函数

// ==========================================================================================================

#include

#include

#include "watch_dog.h"

#include "Drv_Timer.h"

#include "_noinit.h"

#include "system.h"

#include "sys_timer.h"

#include "config.h"

// ==========================================================================================================

//  伪中断BADISR_vect

// 

// ==========================================================================================================

ISR(BADISR_vect)

{

}

// ==========================================================================================================

// main函数

// ==========================================================================================================

int main(void)

{

    // ---------

    // 关全局中断

    cli();

    // 系统初始化

    sys_init();

    // PA[5:2]初始化为输出0

    DDRA   =   (1 << DDA2) | (1 << DDA3) | (1 << DDA5) | (1 << DDA6);

    PORTA &= ~((1 << PA2 ) | (1 << PA3 ) | (1 << PA5 ) | (1 << PA6 ));

    // 定时器1 初始化：普通模式、COM1A不启用、COM1B不启用、8预分频

    Drv_Timer1_init(T1_WGM_NOMAL, T1_COM_MODE_NONE, T1_COM_MODE_NONE, T1_CLK_SOURCE_CLK_8);

    // 使能TOV1中断

    Drv_Timer1_INT_Enable(INT_MODE_TOV, ENABLE);

    // 开全局中断

    sei();

    // ---------

    while(1)

    {

    }

    return 0;

}

测试结果：

1、 PA2引脚电平每个 66ms翻转一次。

      定时器1溢出周期为 T = ((1.0/8000000)*1000000) * 8 * 65536 / 1000 = 65.536 ms。

      两者基本一致。

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第二步： CTC模式

1、使用OCR1A作为TOP值：WGM[13:10] = 0100

说明：

TCNT1加计数到TCNT1 = OCR1A时，比较匹配A发生、OC1A引脚电平翻转，同时TCNT1会被清0。

TCNT1加计数到TCNT1 = OCR1B时，比较匹配B发生、 OC1B引脚电平翻转。

但是，如果OCR1A < OCR1B，那么因为在TCNT1 = OCR1A时、TCNT1会被清0，不会继续增加到更大的OCR1B，

所以OCF1B永远不会发生、OC1B引脚将永远不会翻转。

测试代码：

Drv_Timer.c中增加1个初值设置函数和2个中断服务函数：

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//      设置TCNT1、OCR1A、OCR1B的值

// 

// (1). 在比较匹配下、OCR1A、OCR1B需要在TCNT1被设置之后设置

//      相应的，ICP1也需要在TCNT1被设置之后设置

// 

// ==========================================================================================================