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译文：mega128(L)AVR单片机16位定时器1

作者：青青子木　栏目：单片机

译文：MEGA128(L)AVR单片机16位定时器1
16位定时计数器
1.    16位定时、计数器（定时计数器1、定时计数器3）
16位定时计数器可以用于精确事件定时，波形发生，信号时序测量的方面。它的主要特性
是：
l    真16位设计（也就是可以16PWM）
l    三个独立的输出比较单元
l    双缓冲的输出比较寄存器
l    一个输入捕捉单元
l    输入捕捉具有噪声滤除功能
l    自动重装入功能
l    PWM功能
l    可变的PWM周期
l    频率发生器
l    外部事件计数器
l    10个独立中断源
(TOV1,OCF1A,OCF1B,OCF1C,ICF1,TOV3,OCF3A,OCF3B,OCF3C,ICF3)
1．    1在ATMEGA103兼容模式中的约束
注意在ATMEGA103兼容模式中只有一个16位定时计数器有效（Timer1/Counter1）。另外还要
注意，在这个模式中Timer1/Counter1只有两个比较寄存器（A、B）
2．    简介
在这章中所提及的寄存器绝大部分拥有相同的结构。通过改变后面的字母n可以选择不同的
定时计数器，通过改变字母x可以改变不同的输出比较单元通道。在程序中必须指明具体的
寄存器或位。例如，TCNT1就是访问定时计数器的内容，依次类推。
图46给出一个16位定时计数器的简单框图，具体IO位置见图2，

2.    1寄存器
   定时计数器（TCNTn），输出比较寄存器（OCRnA/B/C）和输入捕捉寄存器（ICRn）都是
16位寄存器，访问16位寄存器必须采用一些特殊的步骤。这些过程将在“访问16位寄存器”
一节介绍。对于控制寄存器（TCCRnA//B/C）这些8位寄存器，没有CPU访问限制。所有的中
断请求都在定时中断标志寄存器（TIFR）和扩展定时中断标志寄存器(ETIFR)中标出。每个
中断也都可以通过定时中断屏蔽寄存器(TIMSK)和扩展定时中断屏蔽寄存器(ETIMSK)分别予
以屏蔽。由于TIMSK和ETIMSK通其他的定时器单元共享，所有没有列出它的具体性能。
   定时/计数器可以使用经由分频器的内部时钟，也可以使用由Tn引进的外部时钟。时钟选
择逻辑单元决定那一种时钟和那种边沿用于定时/计数器。如果没有时钟源选定，定时/计数
器处于停止状态。时钟选择逻辑的输出指定为定时器时钟（CLKTn）。
   具有双缓冲的输出比较寄存器（OCRnA/B/C/）在所有时间里一直与定时/计数器的内容比
较。比较内容可以用波形发生器在比较输出引脚（OcnA/B/C）上产生PWM或可变频率输出。
具体参见“输出比较单元”一节。输出比较相同事件还可以使比较相同标志（OCFnA/B/C）
置位，它可以生成输出比较中断请求。
   通过外部输入捕捉引脚（ICPn）和模拟比较器所触发（边沿触发）的事件，输入捕捉寄
存器可以捕捉定时/计数器的内容。输入捕捉单元含有数字滤波器可以减小捕捉到噪声尖峰
的机会。
   定时/计数器的最大值可以有许多方法设定，如通过OCRnA寄存器和ICRnA寄存器，也可以
设定成一个固定值。如果在PWM模式中使用OCRnA作为最大值，OCRnA就不能用在生成PWM输出
中。由于这种双缓冲的方式，可让最大值在运行中随时改变。如果只要固定的最大值，可以
使用ICRnA代替。以使OCRnA可以用于PWM输出。
2.    2 常用定义
下面的定义广泛地应用于整个文档中
底    定时/计数器为0000H称之为底
最大    定时/计数器为0xfff（65535）是称之为最大
顶    定时/计数器设定最大值为顶，它可以是固定值如0x00ff,0x001f,0x003f，也可
以由寄存器OCRnA、ICRnA设定。具体以使用模式而定。
2．3 兼容性
此16定时/计数器对于以前的AVR1的16定时/计数器，进行了改进和提高。它完全兼容以前的
特性：
l    所有16定时/计数器包括的寄存器和中断，包括定时中断寄存器
l    所有16定时/计数器中寄存器中的位地址，包括定时中断寄存器
l    中断向量
下面的位发生了名称改变，但功能还是一样的。
PWMn0改为WGMn0
PWMn1改为WGMn1
CTCn  改为WGMn2
下面是增加的寄存器
定时/计数控制寄存器 C（RCCRnC）
输出比较寄存器 C（OCRnCH、OCRnCL合成OCRnC）
下面是增加的位
COM1C1:0  位添加至TCCRnA
FOCnA ,FOCnB和FOCnC添加到新的寄存器C
增加了有关C的输出比较中断标志和屏蔽单元。
16位定时/计数器的性能提高，在一些特别的应用可能影响兼容性。
3.    1  16位寄存器的访问
AVRCPU可以通过8位数据总线访问象TCNTn、OCRnA/B/BC和ICRn这样的16位寄存器。这些寄存
器必须以两次字节访问来读写操作。每个16位寄存器都有一个8位暂寄存器，它用于高位地
址的访问。同样，暂存寄存器由定时单元中的所有16定时器共享。对寄存器低8位访问会触
发整个16位寄存器的读写操作。当CPU写16位寄存器的低位时，暂存寄存器中内容和要写到
低位的数据在同一时钟写如16位寄存器。CPU读16位寄存器的低位时，16位寄存器的高位内
容会与低位数据同一时钟复制到暂存寄存器中。
不是所有的16位寄存器访问都要借助暂存寄存器，16位寄存器OCRnA/B/C。
对于16位写操作，高字节必须在低字节前写入；对于16位读操作，低字节必须在高字节前读
出。
下面的例子说明如何访问16位寄存器，假设期间没有中断修改暂存寄存器，同样的原则也可
用于OCRnA/B/C、ICRn等16位寄存器的访问。注意使用“C”语言时的访问方法。
Assembly Code Examples(1)
...
; Set TCNTn to 0x01FF
ldi r17,0x01
ldi r16,0xFF
out TCNTnH,r17
out TCNTnL,r16
; Read TCNTn into r17:r16
in r16,TCNTnL
in r17,TCNTnH
...
C Code Examples(1)
unsigned int i;
...
/* Set TCNTn to 0x01FF */
TCNTn = 0x1FF;
/* Read TCNTn into i */
i = TCNTn;

在汇编的例子中TCNTn的返回值在r16：r17中，要特别注意的是，访问16位寄存器是一个自
动连续的操作。在两条指令间有中断发生，并且这个中断也要访问16位寄存器导致暂存寄存
器内容改变的话。那这次访问的结果就可能时错误的。所在进行16位地址访问的时候，要关
闭中断。
下面的例子指出如何自动读取TCNTn，同样的方法也适用于OCRnA//B/C、ICRn。

Assembly Code Example(1)
TIM16_ReadTCNTn:
; Save GLOBAL interrupt flag
in r18,SREG
; Disable interrupts
cli
; Read TCNTn into r17:r16
in r16,TCNTnL
in r17,TCNTnH
; Restore GLOBAL interrupt flag
out SREG,r18
ret
C Code Example(1)
unsigned int TIM16_ReadTCNTn( void )
{
unsigned CHAR sreg;
unsigned int i;
/* Save GLOBAL interrupt flag */
sreg = SREG;
/* Disable interrupts */
_CLI();
/* Read TCNTn into i */
i = TCNTn;
/* Restore GLOBAL interrupt flag */
SREG = sreg;
return i;
}

下面例子说明如何自动写TCNTn寄存器，方法也适用于OCRnA/B/C、ICRn
Assembly Code Example(1)
TIM16_WriteTCNTn:
; Save GLOBAL interrupt flag
in r18,SREG
; Disable interrupts
cli
; Set TCNTn to r17:r16
out TCNTnH,r17
out TCNTnL,r16
; Restore GLOBAL interrupt flag
out SREG,r18
ret
C Code Example(1)
void TIM16_WriteTCNTn( unsigned int i )
{
unsigned CHAR sreg;
unsigned int i;
/* Save GLOBAL interrupt flag */
sreg = SREG;
/* Disable interrupts */
_CLI();
/* Set TCNTn to i */
TCNTn = i;
/* Restore GLOBAL interrupt flag */
SREG = sreg;

3．2 高字节暂存寄存器的重复使用
如果写多于一个的16位寄存器，它们的高位内容相同。那么高位只需要写一次。
4.    定时/计数器的时钟源
定时/计数器可以被内部或外部的时钟源驱动，时钟控制逻辑可以选择时钟源的类型，它由
定时/计数器控制寄存器B中的时钟选择位（CSn2：0）决定。关于时钟源和分频器可参看
“定时/计数器1，定时/计数器3的时钟源与预分频器”一节。
5.    计数器单元
16位定时/计数器的主要部分是一个可编程16位加/减计数器单元。图47给出此计数器的框图
和周围的控制环境。

                         图   47
『图片请对照ATMEL的datasheet（参见doc2467.pdf）』

2楼：	>>参与讨论
作者： dragontao 于 2003/3/19 21:00:00 发布： GOOD 很好的技术资料

3楼：	>>参与讨论
作者：双龙老耿于 2003/3/19 21:37:00 发布：很好,整个ATMEGA128什么时候全译好! http://www.sl.ccom.cn

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