AVR定時器工作原理

以AVR mega16為例，它有三個寄存器，timer0，timer1和timer2，T0和T2是8位定時器，T1是16位寄存器，T2為異步定時器，三個定時器都可以用于產(chǎn)生PWM。

以定時器T0來簡單介紹定時器的操作方法，T0有三個寄存器可以被CPU訪問，TCCR0，TCNT0，OCR0，下面看一段ICC生成的定時器初始化程序。

CODE:

//TIMER0 initialize - prescale:8

// WGM: Normal

// desired value: 1KHz

// actual value: 1.000KHz (0.0%)

void timer0_init(void)

{

TCCR0 = 0x00; //stop

TCNT0 = 0x83; //set count

OCR0 = 0x7D; //set compare

TCCR0 = 0x02; //start timer

}

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TCCR0為控制寄存器，用于控制定時器的工作模式細(xì)節(jié)；

TCNT0為T/C 寄存器，它的值在定時器的每個工作周期里加一或減一，實(shí)現(xiàn)定時操作，CPU可以隨時讀寫TCNT0；

OCR0：輸出比較寄存器，它包含一個8 位的數(shù)據(jù)，不間斷地與計(jì)數(shù)器數(shù)值TCNT0 進(jìn)行比較。匹配事件可以用來產(chǎn)生輸出比較中斷，或者用來在OC0 引腳上產(chǎn)生波形。

這里說最簡單的模式，TCNT一直加一，到達(dá)最大值0xFF然后清零，進(jìn)入下一次計(jì)數(shù)，在上面的程序中。

TCCR0＝0x00;關(guān)閉T0的時鐘源，定時器停止工作。

TCNT0＝0x83;設(shè)置T/C寄存器的初始值，及讓定時器從TCNT0從0x83開始定時或計(jì)數(shù)。

OCR0 = 0x7D;設(shè)定比較匹配寄存器的值，這個程序里沒有使用。

TCCR0 = 0x02;選擇時鐘源，來自時鐘8分頻，設(shè)置后定時器就開始工作。

初始化后定時器開始工作，TCNT0在每一個定時器時鐘加一，當(dāng)TCNT0等于OCR0的值時，T/C 中斷標(biāo)志寄存器－ TIFR中的OCF0 置位，如果這時候TIMSK中OCIE0為1（即允許T0比較匹配中斷），并且全局中斷允許，比較匹配中斷即運(yùn)行。中斷程序中可以對TCNT0和0CR0進(jìn)行操作，對定時器進(jìn)行調(diào)整。

TCNT0繼續(xù)加一，當(dāng)達(dá)到0xFF時，T/C 中斷標(biāo)志寄存器－ TIFR中的TOV0置位，如果這時候TIMSK中TOIE0為1（即允許T0溢出中斷），并且全局中斷允許，溢出中斷即運(yùn)行。中斷程序中可以對TCNT0和0CR0進(jìn)行操作，對定時器進(jìn)行調(diào)整。

和定時器相關(guān)的寄存器還有SREG和TIMSK，前者位1控制全局中段允許，后者位1（OCIE0）和位0（TOIE0）分別控制比較匹配中斷和溢出比較匹配中斷允許。

實(shí)際的過程中，定時器相關(guān)寄存器的操作非常靈活，可以在溢出中斷中修改TCNT0的值，也可以在中斷中修改OCR0的值，后面的實(shí)驗(yàn)中會講到用定時器1修改OCR1A的方法實(shí)現(xiàn)1S精確定時。

師傅領(lǐng)進(jìn)門，修行靠個人，定時器的基本原理說到這里，要更深入的了解定時器，請看數(shù)據(jù)手冊。

定時公式：Time=PRE*(MAX-TCNT0+1) /F_cpu單位S ，其中，PRE為與分頻數(shù)，本例中為8，MAX即為最大值255，TCNT0為初始化時的值，本例中為0x83（十進(jìn)制的131），T_cpu，系統(tǒng)時鐘頻率，本例中為1000000。

本例程序中定時時間為：Time=8*(255-131+1)/1000000=0.001 S ，即為1ms，1Khz?？梢钥闯?，如果晶振選為8M，則定時時間變?yōu)?.000125S，也就是說晶振越大，定時時間越短，預(yù)分頻越大，定時越長。

在設(shè)置時如果你選擇1ms，會得到如下結(jié)果，和上面的1Khz相同。

CODE:

//TIMER0 initialize - prescale:8

// WGM: Normal

// desired value: 1mSec

// actual value: 1.000mSec (0.0%)

void timer0_init(void)

{

TCCR0 = 0x00; //stop

TCNT0 = 0x83; //set count

OCR0 = 0x7D; //set compare

TCCR0 = 0x02; //start timer

}

//ICC-AVR application builder : 2007-6-9 0:33:58
// Target : M16
// Crystal: 1.0000Mhz
// 用途：演示定時器的工作原理
// 作者：古欣
// AVR與虛擬儀器 [url]http://www.avrvi.com[/url]
#include
#include

void port_init(void)
{
PORTA = 0x00;
DDRA = 0x03; //PA0 PA1 輸出
PORTB = 0x00;
DDRB = 0xFF; //PB 輸出
PORTC = 0x00; //m103 output only
DDRC = 0x00;
PORTD = 0x00;
DDRD = 0x00;
}

//TIMER0 initialize - prescale:8
// WGM: Normal
// desired value: 1KHz
// actual value: 1.000KHz (0.0%)
void timer0_init(void)
{
TCCR0 = 0x00; //stop
TCNT0 = 0x83; //set count
OCR0 = 0x7D; //set compare
TCCR0 = 0x02; //start timer
}

//比較匹配中斷
#pragma interrupt_handler timer0_comp_isr:20
void timer0_comp_isr(void)
{
//compare occured TCNT0=OCR0
if(OCR0==0x7D) //調(diào)整0x7D
{
OCR0=0x7F;
}
else
{
OCR0=0x7D;
}
PORTA ^= 0x01; //PA0取反
}

//溢出中斷中斷
#pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:10
void timer0_ovf_isr(void)
{
TCNT0 = 0x83; //reload counter value
PORTA ^= 0x01; //PA0取反
}

//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 = 0x03; //timer interrupt sources 允許定時器零匹配和溢出中斷
SEI(); //re-enable interrupts
//all peripherals are now initialized
}

void main(void)
{
init_devices();
PORTA=0x00;
while(1)
{
PORTB = TCNT0; //任何時候都可以讀TCNT0
}
}