mirror of
https://github.com/sergeyyarkov/yarkov.tech.git
synced 2026-10-11 02:19:08 +03:00
Create публикацию “реализация-задержек-в-avr-микроконтроллере”
This commit is contained in:
parent
85a9f3698d
commit
64a011b4cc
@ -0,0 +1,609 @@
|
||||
---
|
||||
coverImage: null
|
||||
draft: true
|
||||
author: Сергей Ярков
|
||||
title: Реализация задержек в AVR микроконтроллере
|
||||
description: Очень часто в программах приходится выполнять задержку. Например
|
||||
при реализации какого либо протокола необходимо в точности выдерживать
|
||||
тайминги, или же необходимо выполнять какую либо логику раз в несколько часов
|
||||
или дней. В этой статье рассмотрены несколько способов реализации задержек.
|
||||
tags:
|
||||
- AVR
|
||||
- Tutorial
|
||||
pubDate: 2023-10-15T16:28:52.587Z
|
||||
updatedDate: 2023-10-15T16:28:52.601Z
|
||||
---
|
||||
## Способы реализации
|
||||
|
||||
Существует два способа как можно реализовать задержку - это использовать аппаратные **таймеры** микроконтроллера или использовать простой **цикл** который выполняется определенное количество тактов. Преимущество использования аппаратного таймера микроконтроллера перед обычным программным циклом заключается в неблокирующем выполнении программы за счет того что работа таймера-счетчика не зависит от выполнения основной программы. Но иногда нужно использовать задержку всего в несколько микросекунд, что особо не повлияет на работу программы в некоторых случаях, тогда можно посмотреть в сторону простых циклов. Будет рассмотрен вариант и с длительной задержкой в несколько часов или дней. Программы будут представлены на языке Си и Ассемблера для микроконтроллера AVR ATtiny45v. В качестве основной программы будет моргающий светодиод который переключается раз в 0.5 секунд.
|
||||
|
||||
## Используем цикл
|
||||
|
||||
Для реализации этого способа задержки для начала нужно посчитать кол-во тактов процессора для выполнения задержки в N секунд и затем сделать цикл. Например для МК с частотой в 8MHz один такт будет равен 1/8 = 0.125uS. Значит чтобы рассчитать кол-во тактов например в 0.5 секунд то это будет (0.5 *1,000,000)* 8 = 4,000,000 тактов, т.е половина от частоты МК.
|
||||
|
||||
Реализация цикла задержки на ассемблере:
|
||||
|
||||
```asm
|
||||
.MACRO delay16
|
||||
ldi delay8_r, LOW(@0 * F_CPU / 4 - 3) ; 1
|
||||
ldi delay16_r, HIGH(@0 * F_CPU / 4 - 3) ; 1
|
||||
rcall DELAY16_LOOP ; 3
|
||||
.ENDMACRO
|
||||
|
||||
DELAY16_LOOP:
|
||||
subi delay8_r, 1 ; 1
|
||||
sbci delay16_r, 0 ; 1
|
||||
brcc DELAY16_LOOP ; 1 = false, 2 = true
|
||||
ret ; 4
|
||||
```
|
||||
|
||||
Каждая инструкция в микроконтроллере выполняется за определенное кол-во тактов (комментарии в коде выше). Например инструкция **ldi** выполняется за один такт, а инструкция **brcc** выполняется за два такта - когда условие верно и за один такт когда условие неверно. На кол-во тактов так же влияет и разрядность программного счетчика (см. [AVR Instruction Set](http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/atmel-0856-avr-instruction-set-manual.pdf)).
|
||||
|
||||
### Пояснения к программе
|
||||
|
||||
В данной реализации используется макрос **delay16** который загружает кол-во тактов в два 8-ми битных регистра которые помечены как младший и старший. Затем вызывается подпрограмма выполнения цикла. Зачем нужно в расчете тактов делить полученное число на 4? Посмотрите на подпрограмму **DELAY16_LOOP** которая выполняет декрементирование 16-ти битного числа, вы увидите что одна итерация цикла занимает 4 такта. От полученного числа отнимаем 3 для компенсации времени.
|
||||
|
||||
В итоге максимальная задержка которая может получиться при работе МК в 8MHz вызвав этот макрос равняется 65535/8 *4 = 32767.5uS что не совсем подходит для мигания светодиодом. Что бы сделать задержку дольшо можно использовать 24 бита для хранения кол-ва тактов. Тогда максимальная задержка составит 16,777,216/8* 5 = 10.48сек. В итоге получается такая программа с переключающимся светодиодом раз в 0.5 секунд:
|
||||
|
||||
```asm
|
||||
.EQU F_CPU = 8 ; MHz
|
||||
|
||||
.DEF t1 = r16
|
||||
.DEF t2 = r17
|
||||
.DEF delay24_r = r18
|
||||
.DEF delay16_r = r19
|
||||
.DEF delay8_r = r20
|
||||
|
||||
.EQU LED_DDR = DDRB
|
||||
.EQU LED_PORT = PORTB
|
||||
.EQU LED_PIN_DATA = PINB
|
||||
.EQU LED_PIN = PB0
|
||||
|
||||
.MACRO delay24
|
||||
ldi delay8_r, LOW(@0 * F_CPU / 5 - 3)
|
||||
ldi delay16_r, HIGH(@0 * F_CPU / 5 - 3)
|
||||
ldi delay24_r, BYTE3(@0 * F_CPU / 5 - 3)
|
||||
rcall DELAY24_LOOP
|
||||
.ENDMACRO
|
||||
|
||||
.CSEG
|
||||
|
||||
.ORG 0x00
|
||||
rjmp RESET_vect
|
||||
|
||||
RESET_vect:
|
||||
ldi t1, LOW(RAMEND)
|
||||
out SPL, t1
|
||||
|
||||
INIT:
|
||||
ldi t1, (1<<LED_PIN)
|
||||
out LED_DDR, t1
|
||||
clr t1
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
nop
|
||||
delay24 500000
|
||||
nop
|
||||
rcall LED_TOGGLE
|
||||
rjmp LOOP
|
||||
|
||||
LED_TOGGLE:
|
||||
push t1
|
||||
push t2
|
||||
in t1, LED_PIN_DATA
|
||||
ldi t2, (1<<LED_PIN)
|
||||
eor t1, t2
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
pop t2
|
||||
pop t1
|
||||
ret
|
||||
|
||||
DELAY24_LOOP:
|
||||
subi delay8_r, 1
|
||||
sbci delay16_r, 0
|
||||
sbci delay24_r, 0
|
||||
brcc DELAY24_LOOP
|
||||
ret
|
||||
```
|
||||
|
||||
Выполнить компиляцию:
|
||||
|
||||
```bash
|
||||
avrasm2 -fI ./main.asm
|
||||
```
|
||||
|
||||
Если использовать 32 бита то максимальная задержка уже составит 3221 секунда! Также вместо регистров общего назначения можно использовать ячейки, определенные в оперативной памяти (SRAM).
|
||||
|
||||
Чтобы проверить точно ли выполняется задержка, воспользуемся симулятором который встроен в IDE MPLAB X. Перед этим необходимо настроить частоту работы МК в конфигурации проекта:
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
Выбор частоты выполнения инструкций для симулятора
|
||||
|
||||
Установим точки останова на холостые операции **nop** до и после вызова макроса и выполним отладку:
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
До вызова инструкции **nop** прошло 8 тактов или 1 микросекунда. Очищаем Stopwatch и нажимаем кнопку продолжения программы (F5):
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
Можно видеть что после выхода из подпрограммы DELAY24_LOOP прошло ровно 500 миллисекунд.
|
||||
|
||||
Для языка Си все будет довольно просто. Библиотека [AVR Libc](https://www.nongnu.org/avr-libc/) поставляется с набором утилит которые упрощают программирование. Поэтому нам достаточно указать частоту МК и вызвать определенную функцию. Эта функция как раз из рассчитает нужное кол-во тактов процессора и выполнит цикл.
|
||||
|
||||
Код основной программы на языке Си:
|
||||
|
||||
```c
|
||||
#define F_CPU 8000000
|
||||
|
||||
#include <avr/io.h>
|
||||
#include <util/delay.h>
|
||||
|
||||
#define PIN_LED PB0
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
DDRB |= _BV(PIN_LED);
|
||||
PORTB = 0x00;
|
||||
for(;;) {
|
||||
_delay_ms(500);
|
||||
PORTB ^= _BV(PIN_LED);
|
||||
}
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
Выполнить компиляцию:
|
||||
|
||||
```c
|
||||
avr-gcc -Wall -mmcu=attiny45 -Os main.c
|
||||
avr-objcopy -j .text -j .data -O ihex a.out main.hex
|
||||
```
|
||||
|
||||
## Используем таймеры
|
||||
|
||||
Что если программе не нужно затрачивать процессорное время на выполнение цикла задержки? Как отмечалось ранее работа таймера-счетчика не зависит от выполнения программы. Счетчик может инкрементироваться хоть раз в секунду при работе процессора с частотой в 8MHz. Существует несколько способов как сделать задержку используя 8-ми или 16-ти битные таймеры. Я опишу некоторые из них.
|
||||
|
||||
### 8-ми битный таймер с предделителем 16384
|
||||
|
||||
Для микроконтроллера ATtiny45v имеются только 8-ми битные таймеры, причем у одного из них (TIMER1) имеется делитель частоты на 16384 что очень удобно:
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
Таблица выбора предделителя
|
||||
|
||||
Будем использовать таймер в CTC (Clear on Timer Compare match) режиме. Итоговая частота работы таймера-счетчика будет равна: 8MHz/16384 = 488.28Hz. Один тик таймера будет равняться 1/488.28 = 2048uS. Значит для 0.5 секунд значение счетчика будет равняться 0.5*488.38 = 244.14 тиков что достаточно для 8-бит. Будем записывать число в регистр сравнения OCRn и генерировать прерывание при совпадении.
|
||||
|
||||
Программа на ассемблере:
|
||||
|
||||
```nasm
|
||||
.DEF t1 = r16
|
||||
.DEF t2 = r17
|
||||
|
||||
.EQU LED_DDR = DDRB
|
||||
.EQU LED_PORT = PORTB
|
||||
.EQU LED_PIN_DATA = PINB
|
||||
.EQU LED_PIN = PB0
|
||||
|
||||
.CSEG
|
||||
|
||||
.ORG 0x00
|
||||
rjmp RESET_vect
|
||||
|
||||
.ORG 0x03
|
||||
rjmp TIMER1_COMPA
|
||||
|
||||
RESET_vect:
|
||||
ldi t1, LOW(RAMEND)
|
||||
out SPL, t1
|
||||
|
||||
INIT:
|
||||
ldi t1, (1<<LED_PIN)
|
||||
out DDRB, t1
|
||||
clr t1
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
|
||||
; ========= Setup 8-bit timer-1 in CTC mode with 16384 prescaler =============
|
||||
; CPU Clock Freq = 8MHz
|
||||
; Freq(t) = 8MHz / 16384 = 488.28125 Hz
|
||||
; Tick = 1 / Freq(t) = 1 / 488.28125 = 2048uS (0.002048 sec)
|
||||
; Ticks = 0.5 sec / 0.002048 sec = 244
|
||||
; ============================================================================
|
||||
ldi t1, (1<<CTC1) | (1<<CS13) | (1<<CS12) | (1<<CS11) | (1<<CS10)
|
||||
out TCCR1, t1 ; setup timer
|
||||
clr t1 ; clear timer counter register
|
||||
out TCNT1, t1
|
||||
ldi t1, 244 ; 0.5 sec
|
||||
out OCR1A, t1
|
||||
out OCR1C, t1 ; for clearing timer on compare match
|
||||
ldi t1, (1<<OCIE1A) ; enable output compare A interrupt
|
||||
out TIMSK, t1
|
||||
|
||||
sei
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
nop
|
||||
rjmp LOOP
|
||||
|
||||
LED_TOGGLE:
|
||||
push t1
|
||||
push t2
|
||||
in t1, LED_PIN_DATA
|
||||
ldi t2, (1<<LED_PIN)
|
||||
eor t1, t2
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
pop t2
|
||||
pop t1
|
||||
ret
|
||||
|
||||
TIMER1_COMPA:
|
||||
push t1
|
||||
in t1, SREG
|
||||
rcall LED_TOGGLE
|
||||
out SREG, t1
|
||||
pop t1
|
||||
reti
|
||||
```
|
||||
|
||||
Программа на языке Си:
|
||||
|
||||
```c
|
||||
#define F_CPU 8000000
|
||||
|
||||
#include <avr/interrupt.h>
|
||||
#include <avr/io.h>
|
||||
|
||||
#define LED_DDR DDRB
|
||||
#define LED_PORT PORTB
|
||||
#define LED_PIN_DATA PINB
|
||||
#define LED_PIN PB0
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Timer Counter 1
|
||||
* Mode: CTC
|
||||
* Prescaler: 16384
|
||||
*/
|
||||
void setup_tc1(void) {
|
||||
TCCR1 |= _BV(CTC1) | _BV(CS13) | _BV(CS12) | _BV(CS11) | _BV(CS10);
|
||||
TCNT1 = 0x00;
|
||||
OCR1A = 244;
|
||||
OCR1C = 244;
|
||||
TIMSK |= _BV(OCIE1A);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setup_ports(void) {
|
||||
DDRB |= _BV(LED_PIN);
|
||||
PORTB = 0x00;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Interrupt every 0.5 sec
|
||||
*/
|
||||
ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
|
||||
LED_PORT ^= _BV(LED_PIN);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void system_init(void) {
|
||||
setup_ports();
|
||||
setup_tc1();
|
||||
sei();
|
||||
}
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
system_init();
|
||||
for (;;) {
|
||||
asm("nop");
|
||||
}
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 8-ми битный таймер с предделителем 1024
|
||||
|
||||
Что если доступен предделитель частоты только на 1024? Тогда регистр для сравнения OCRn будет равняться 3906, что не подходит для 8-ми битного регистра. Как вариант можно считать количество переполнений таймера. 3906.25/255 = 15 переполнений.
|
||||
|
||||
Программа на ассемблере:
|
||||
|
||||
```nasm
|
||||
.DEF t1 = r16
|
||||
.DEF t2 = r17
|
||||
.DEF tc1_ovf_cnt = r18
|
||||
|
||||
.EQU LED_DDR = DDRB
|
||||
.EQU LED_PORT = PORTB
|
||||
.EQU LED_PIN_DATA = PINB
|
||||
.EQU LED_PIN = PB0
|
||||
|
||||
.EQU TC1_OVF_COMPARE_VAL = 15
|
||||
|
||||
.CSEG
|
||||
|
||||
.ORG 0x00
|
||||
rjmp RESET_vect
|
||||
|
||||
.ORG 0x04
|
||||
rjmp TIMER1_OVF
|
||||
|
||||
RESET_vect:
|
||||
ldi t1, LOW(RAMEND)
|
||||
out SPL, t1
|
||||
|
||||
INIT:
|
||||
ldi t1, (1<<LED_PIN)
|
||||
out DDRB, t1
|
||||
clr t1
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
|
||||
; ========= Setup 8-bit timer-1 in Normal mode with 1024 prescaler =======================
|
||||
; CPU Clock Freq = 8MHz
|
||||
; Freq(t) = 8MHz / 1024 = 7812.5 Hz
|
||||
; Tick = 1 / Freq(t) = 1 / 7812.5 = 128uS (0.000128 sec)
|
||||
; Ticks = 0.5 sec / 0.000128 sec = 3906.25
|
||||
; Overflows count = 3906 / 255 = 15
|
||||
; ======================================================================================
|
||||
ldi t1, (1<<CS13) | (1<<CS11) | (1<<CS10)
|
||||
out TCCR1, t1 ; setup timer
|
||||
clr t1 ; clear timer counter register
|
||||
out TCNT1, t1
|
||||
ldi t1, (1<<TOIE1) ; enable overflow interrupt
|
||||
out TIMSK, t1
|
||||
sei
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
nop
|
||||
rjmp LOOP
|
||||
|
||||
LED_TOGGLE:
|
||||
push t1
|
||||
push t2
|
||||
in t1, LED_PIN_DATA
|
||||
ldi t2, (1<<LED_PIN)
|
||||
eor t1, t2
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
pop t2
|
||||
pop t1
|
||||
ret
|
||||
|
||||
TIMER1_OVF:
|
||||
push t1
|
||||
in t1, SREG
|
||||
inc tc1_ovf_cnt
|
||||
cpi tc1_ovf_cnt, TC1_OVF_COMPARE_VAL
|
||||
brne PC+3
|
||||
rcall LED_TOGGLE
|
||||
clr tc1_ovf_cnt ; clear timer overflow counter register
|
||||
out SREG, t1
|
||||
pop t1
|
||||
reti
|
||||
```
|
||||
|
||||
Программа на языке Си:
|
||||
|
||||
```c
|
||||
#define F_CPU 8000000
|
||||
|
||||
#include <avr/interrupt.h>
|
||||
#include <avr/io.h>
|
||||
|
||||
#define TC1_OVF_COMPARE_VAL 15
|
||||
|
||||
#define LED_DDR DDRB
|
||||
#define LED_PORT PORTB
|
||||
#define LED_PIN_DATA PINB
|
||||
#define LED_PIN PB0
|
||||
|
||||
static volatile uint8_t tc1_ovf_cnt = 0;
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Timer Counter 1
|
||||
* Mode: Normal
|
||||
* Prescaler: 1024
|
||||
*/
|
||||
void setup_tc1(void) {
|
||||
TCCR1 |= _BV(CS13) | _BV(CS11) | _BV(CS10);
|
||||
TCNT1 = 0x00;
|
||||
TIMSK |= _BV(TOIE1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setup_ports(void) {
|
||||
DDRB |= _BV(LED_PIN);
|
||||
PORTB = 0x00;
|
||||
}
|
||||
|
||||
ISR(TIMER1_OVF_vect) {
|
||||
tc1_ovf_cnt++;
|
||||
if (tc1_ovf_cnt == TC1_OVF_COMPARE_VAL) {
|
||||
LED_PORT ^= _BV(LED_PIN);
|
||||
tc1_ovf_cnt = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void system_init(void) {
|
||||
setup_ports();
|
||||
setup_tc1();
|
||||
sei();
|
||||
}
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
system_init();
|
||||
for (;;) {
|
||||
asm("nop");
|
||||
}
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### Длительная задержка
|
||||
|
||||
Бывают случаи когда нужно выполнять какую либо логику раз в несколько часов или дней. Решением является завести глобальную переменную где будем хранить количество прошедших секунд с момента начала отсчета таймера, а в прерывании переполнения таймера будем уже сравнивать значение счетчика с заданным числом. Следующая программа переключает светодиод раз в 6 часов.
|
||||
|
||||
```nasm
|
||||
.DEF t1 = r16
|
||||
.DEF t2 = r17
|
||||
.DEF tc1_ovf_cnt = r18
|
||||
|
||||
.EQU LED_DDR = DDRB
|
||||
.EQU LED_PORT = PORTB
|
||||
.EQU LED_PIN_DATA = PINB
|
||||
.EQU LED_PIN = PB0
|
||||
|
||||
.EQU TC1_OVF_COMPARE_VAL = 30
|
||||
|
||||
.DSEG
|
||||
.ORG SRAM_START
|
||||
|
||||
ellapsed_seconds: .BYTE 2
|
||||
|
||||
.CSEG
|
||||
|
||||
.ORG 0x00
|
||||
rjmp RESET_vect
|
||||
|
||||
.ORG 0x04
|
||||
rjmp TIMER1_OVF
|
||||
|
||||
RESET_vect:
|
||||
ldi t1, LOW(RAMEND)
|
||||
out SPL, t1
|
||||
|
||||
INIT:
|
||||
ldi t1, (1<<LED_PIN)
|
||||
out DDRB, t1
|
||||
clr t1
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
|
||||
sts ellapsed_seconds, t1
|
||||
sts ellapsed_seconds+1, t1
|
||||
|
||||
; ========= Setup 8-bit timer-1 in Normal mode with 1024 prescaler =======================
|
||||
; CPU Clock Freq = 8MHz
|
||||
; Freq(t) = 8MHz / 1024 = 7812.5 Hz
|
||||
; Tick = 1 / Freq(t) = 1 / 7812.5 = 128uS (0.000128 sec)
|
||||
; Ticks = 1 sec / 0.000128 sec = 7812,5
|
||||
; Overflows count = 7812 / 255 = 30
|
||||
; ======================================================================================
|
||||
ldi t1, (1<<CS13) | (1<<CS11) | (1<<CS10)
|
||||
out TCCR1, t1 ; setup timer
|
||||
clr t1 ; clear timer counter register
|
||||
out TCNT1, t1
|
||||
ldi t1, (1<<TOIE1) ; enable overflow interrupt
|
||||
out TIMSK, t1
|
||||
sei
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
nop
|
||||
rjmp LOOP
|
||||
|
||||
LED_TOGGLE:
|
||||
push t1
|
||||
push t2
|
||||
in t1, LED_PIN_DATA
|
||||
ldi t2, (1<<LED_PIN)
|
||||
eor t1, t2
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
pop t2
|
||||
pop t1
|
||||
ret
|
||||
|
||||
TIMER1_OVF:
|
||||
push t1
|
||||
in t1, SREG
|
||||
inc tc1_ovf_cnt
|
||||
cpi tc1_ovf_cnt, TC1_OVF_COMPARE_VAL
|
||||
brne _TIMER1_OVF_EXIT
|
||||
|
||||
clr tc1_ovf_cnt ; clear timer overflow counter register
|
||||
|
||||
lds r24,ellapsed_seconds
|
||||
lds r25,ellapsed_seconds+1
|
||||
adiw r24, 1
|
||||
sts ellapsed_seconds+1, r25
|
||||
sts ellapsed_seconds, r24
|
||||
|
||||
cpi r24, LOW(21600)
|
||||
sbci r25, HIGH(21600)
|
||||
brne _TIMER1_OVF_EXIT
|
||||
rcall LED_TOGGLE
|
||||
clr r25
|
||||
sts ellapsed_seconds, r25 ; clear ellapsed seconds
|
||||
sts ellapsed_seconds+1, r25 ; -----------------------
|
||||
|
||||
_TIMER1_OVF_EXIT:
|
||||
out SREG, t1
|
||||
pop t1
|
||||
reti
|
||||
```
|
||||
|
||||
Программа на языке Си:
|
||||
|
||||
```c
|
||||
#include <avr/interrupt.h>
|
||||
#include <avr/io.h>
|
||||
|
||||
#define TC1_OVF_COMPARE_VAL 30
|
||||
|
||||
#define LED_DDR DDRB
|
||||
#define LED_PORT PORTB
|
||||
#define LED_PIN_DATA PINB
|
||||
#define LED_PIN PB0
|
||||
|
||||
static volatile uint8_t tc1_ovf_cnt = 0;
|
||||
static volatile uint16_t ellapsed_seconds = 0;
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Timer Counter 1
|
||||
* Mode: Normal
|
||||
* Prescaler: 1024
|
||||
*/
|
||||
void setup_tc1(void) {
|
||||
TCCR1 |= _BV(CS13) | _BV(CS11) | _BV(CS10);
|
||||
TCNT1 = 0x00;
|
||||
TIMSK |= _BV(TOIE1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setup_ports(void) {
|
||||
DDRB |= _BV(LED_PIN);
|
||||
PORTB = 0x00;
|
||||
}
|
||||
|
||||
ISR(TIMER1_OVF_vect) {
|
||||
tc1_ovf_cnt++;
|
||||
|
||||
if (tc1_ovf_cnt == TC1_OVF_COMPARE_VAL) {
|
||||
tc1_ovf_cnt = 0;
|
||||
ellapsed_seconds++;
|
||||
|
||||
/* Every 6 hours */
|
||||
if (ellapsed_seconds == 21600) {
|
||||
LED_PORT ^= _BV(LED_PIN);
|
||||
ellapsed_seconds = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void system_init(void) {
|
||||
setup_ports();
|
||||
setup_tc1();
|
||||
sei();
|
||||
}
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
system_init();
|
||||
for (;;) {
|
||||
asm("nop");
|
||||
}
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
## Заключение
|
||||
|
||||
Рассмотрены два основных способа реализации задержки используя таймеры и циклы. Выяснили что используя таймер-счетчик можно сделать задержку, которая не будет блокировать основной поток выполнения программы. Для длительных задержек, где необходимо отслеживать прошедшее время в секундах или часах, можно использовать глобальные переменные.
|
||||
|
||||
## Полезные материалы
|
||||
|
||||
* [AVR Instruction Set](https://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/atmel-0856-avr-instruction-set-manual.pdf)
|
||||
* [AVR130: Setup and Use of AVR Timers](https://ww1.microchip.com/downloads/en/Appnotes/Atmel-2505-Setup-and-Use-of-AVR-Timers_ApplicationNote_AVR130.pdf)
|
||||
* [AVR Delay Loop Calculator](http://darcy.rsgc.on.ca/ACES/TEI4M/AVRdelay.html)
|
||||
* [AVR Timer Calculator](https://eleccelerator.com/avr-timer-calculator/)
|
||||
@ -0,0 +1,607 @@
|
||||
---
|
||||
author: Сергей Ярков
|
||||
title: Реализация задержек в AVR микроконтроллере
|
||||
description: Очень часто в программах приходится выполнять задержку. Например
|
||||
при реализации какого либо протокола необходимо в точности выдерживать
|
||||
тайминги, или же необходимо выполнять какую либо логику раз в несколько часов
|
||||
или дней. В этой статье рассмотрены несколько способов реализации задержек.
|
||||
tags:
|
||||
- AVR
|
||||
- Tutorial
|
||||
pubDate: 2023-10-15T16:28:52.587Z
|
||||
updatedDate: 2023-10-15T16:28:52.601Z
|
||||
---
|
||||
## Способы реализации
|
||||
|
||||
Существует два способа как можно реализовать задержку - это использовать аппаратные **таймеры** микроконтроллера или использовать простой **цикл** который выполняется определенное количество тактов. Преимущество использования аппаратного таймера микроконтроллера перед обычным программным циклом заключается в неблокирующем выполнении программы за счет того что работа таймера-счетчика не зависит от выполнения основной программы. Но иногда нужно использовать задержку всего в несколько микросекунд, что особо не повлияет на работу программы в некоторых случаях, тогда можно посмотреть в сторону простых циклов. Будет рассмотрен вариант и с длительной задержкой в несколько часов или дней. Программы будут представлены на языке Си и Ассемблера для микроконтроллера AVR ATtiny45v. В качестве основной программы будет моргающий светодиод который переключается раз в 0.5 секунд.
|
||||
|
||||
## Используем цикл
|
||||
|
||||
Для реализации этого способа задержки для начала нужно посчитать кол-во тактов процессора для выполнения задержки в N секунд и затем сделать цикл. Например для МК с частотой в 8MHz один такт будет равен 1/8 = 0.125uS. Значит чтобы рассчитать кол-во тактов например в 0.5 секунд то это будет (0.5 *1,000,000)* 8 = 4,000,000 тактов, т.е половина от частоты МК.
|
||||
|
||||
Реализация цикла задержки на ассемблере:
|
||||
|
||||
```asm
|
||||
.MACRO delay16
|
||||
ldi delay8_r, LOW(@0 * F_CPU / 4 - 3) ; 1
|
||||
ldi delay16_r, HIGH(@0 * F_CPU / 4 - 3) ; 1
|
||||
rcall DELAY16_LOOP ; 3
|
||||
.ENDMACRO
|
||||
|
||||
DELAY16_LOOP:
|
||||
subi delay8_r, 1 ; 1
|
||||
sbci delay16_r, 0 ; 1
|
||||
brcc DELAY16_LOOP ; 1 = false, 2 = true
|
||||
ret ; 4
|
||||
```
|
||||
|
||||
Каждая инструкция в микроконтроллере выполняется за определенное кол-во тактов (комментарии в коде выше). Например инструкция **ldi** выполняется за один такт, а инструкция **brcc** выполняется за два такта - когда условие верно и за один такт когда условие неверно. На кол-во тактов так же влияет и разрядность программного счетчика (см. [AVR Instruction Set](http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/atmel-0856-avr-instruction-set-manual.pdf)).
|
||||
|
||||
### Пояснения к программе
|
||||
|
||||
В данной реализации используется макрос **delay16** который загружает кол-во тактов в два 8-ми битных регистра которые помечены как младший и старший. Затем вызывается подпрограмма выполнения цикла. Зачем нужно в расчете тактов делить полученное число на 4? Посмотрите на подпрограмму **DELAY16_LOOP** которая выполняет декрементирование 16-ти битного числа, вы увидите что одна итерация цикла занимает 4 такта. От полученного числа отнимаем 3 для компенсации времени.
|
||||
|
||||
В итоге максимальная задержка которая может получиться при работе МК в 8MHz вызвав этот макрос равняется 65535/8 *4 = 32767.5uS что не совсем подходит для мигания светодиодом. Что бы сделать задержку дольшо можно использовать 24 бита для хранения кол-ва тактов. Тогда максимальная задержка составит 16,777,216/8* 5 = 10.48сек. В итоге получается такая программа с переключающимся светодиодом раз в 0.5 секунд:
|
||||
|
||||
```asm
|
||||
.EQU F_CPU = 8 ; MHz
|
||||
|
||||
.DEF t1 = r16
|
||||
.DEF t2 = r17
|
||||
.DEF delay24_r = r18
|
||||
.DEF delay16_r = r19
|
||||
.DEF delay8_r = r20
|
||||
|
||||
.EQU LED_DDR = DDRB
|
||||
.EQU LED_PORT = PORTB
|
||||
.EQU LED_PIN_DATA = PINB
|
||||
.EQU LED_PIN = PB0
|
||||
|
||||
.MACRO delay24
|
||||
ldi delay8_r, LOW(@0 * F_CPU / 5 - 3)
|
||||
ldi delay16_r, HIGH(@0 * F_CPU / 5 - 3)
|
||||
ldi delay24_r, BYTE3(@0 * F_CPU / 5 - 3)
|
||||
rcall DELAY24_LOOP
|
||||
.ENDMACRO
|
||||
|
||||
.CSEG
|
||||
|
||||
.ORG 0x00
|
||||
rjmp RESET_vect
|
||||
|
||||
RESET_vect:
|
||||
ldi t1, LOW(RAMEND)
|
||||
out SPL, t1
|
||||
|
||||
INIT:
|
||||
ldi t1, (1<<LED_PIN)
|
||||
out LED_DDR, t1
|
||||
clr t1
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
nop
|
||||
delay24 500000
|
||||
nop
|
||||
rcall LED_TOGGLE
|
||||
rjmp LOOP
|
||||
|
||||
LED_TOGGLE:
|
||||
push t1
|
||||
push t2
|
||||
in t1, LED_PIN_DATA
|
||||
ldi t2, (1<<LED_PIN)
|
||||
eor t1, t2
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
pop t2
|
||||
pop t1
|
||||
ret
|
||||
|
||||
DELAY24_LOOP:
|
||||
subi delay8_r, 1
|
||||
sbci delay16_r, 0
|
||||
sbci delay24_r, 0
|
||||
brcc DELAY24_LOOP
|
||||
ret
|
||||
```
|
||||
|
||||
Выполнить компиляцию:
|
||||
|
||||
```bash
|
||||
avrasm2 -fI ./main.asm
|
||||
```
|
||||
|
||||
Если использовать 32 бита то максимальная задержка уже составит 3221 секунда! Также вместо регистров общего назначения можно использовать ячейки, определенные в оперативной памяти (SRAM).
|
||||
|
||||
Чтобы проверить точно ли выполняется задержка, воспользуемся симулятором который встроен в IDE MPLAB X. Перед этим необходимо настроить частоту работы МК в конфигурации проекта:
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
Выбор частоты выполнения инструкций для симулятора
|
||||
|
||||
Установим точки останова на холостые операции **nop** до и после вызова макроса и выполним отладку:
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
До вызова инструкции **nop** прошло 8 тактов или 1 микросекунда. Очищаем Stopwatch и нажимаем кнопку продолжения программы (F5):
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
Можно видеть что после выхода из подпрограммы DELAY24_LOOP прошло ровно 500 миллисекунд.
|
||||
|
||||
Для языка Си все будет довольно просто. Библиотека [AVR Libc](https://www.nongnu.org/avr-libc/) поставляется с набором утилит которые упрощают программирование. Поэтому нам достаточно указать частоту МК и вызвать определенную функцию. Эта функция как раз из рассчитает нужное кол-во тактов процессора и выполнит цикл.
|
||||
|
||||
Код основной программы на языке Си:
|
||||
|
||||
```c
|
||||
#define F_CPU 8000000
|
||||
|
||||
#include <avr/io.h>
|
||||
#include <util/delay.h>
|
||||
|
||||
#define PIN_LED PB0
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
DDRB |= _BV(PIN_LED);
|
||||
PORTB = 0x00;
|
||||
for(;;) {
|
||||
_delay_ms(500);
|
||||
PORTB ^= _BV(PIN_LED);
|
||||
}
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
Выполнить компиляцию:
|
||||
|
||||
```c
|
||||
avr-gcc -Wall -mmcu=attiny45 -Os main.c
|
||||
avr-objcopy -j .text -j .data -O ihex a.out main.hex
|
||||
```
|
||||
|
||||
## Используем таймеры
|
||||
|
||||
Что если программе не нужно затрачивать процессорное время на выполнение цикла задержки? Как отмечалось ранее работа таймера-счетчика не зависит от выполнения программы. Счетчик может инкрементироваться хоть раз в секунду при работе процессора с частотой в 8MHz. Существует несколько способов как сделать задержку используя 8-ми или 16-ти битные таймеры. Я опишу некоторые из них.
|
||||
|
||||
### 8-ми битный таймер с предделителем 16384
|
||||
|
||||
Для микроконтроллера ATtiny45v имеются только 8-ми битные таймеры, причем у одного из них (TIMER1) имеется делитель частоты на 16384 что очень удобно:
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
Таблица выбора предделителя
|
||||
|
||||
Будем использовать таймер в CTC (Clear on Timer Compare match) режиме. Итоговая частота работы таймера-счетчика будет равна: 8MHz/16384 = 488.28Hz. Один тик таймера будет равняться 1/488.28 = 2048uS. Значит для 0.5 секунд значение счетчика будет равняться 0.5*488.38 = 244.14 тиков что достаточно для 8-бит. Будем записывать число в регистр сравнения OCRn и генерировать прерывание при совпадении.
|
||||
|
||||
Программа на ассемблере:
|
||||
|
||||
```nasm
|
||||
.DEF t1 = r16
|
||||
.DEF t2 = r17
|
||||
|
||||
.EQU LED_DDR = DDRB
|
||||
.EQU LED_PORT = PORTB
|
||||
.EQU LED_PIN_DATA = PINB
|
||||
.EQU LED_PIN = PB0
|
||||
|
||||
.CSEG
|
||||
|
||||
.ORG 0x00
|
||||
rjmp RESET_vect
|
||||
|
||||
.ORG 0x03
|
||||
rjmp TIMER1_COMPA
|
||||
|
||||
RESET_vect:
|
||||
ldi t1, LOW(RAMEND)
|
||||
out SPL, t1
|
||||
|
||||
INIT:
|
||||
ldi t1, (1<<LED_PIN)
|
||||
out DDRB, t1
|
||||
clr t1
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
|
||||
; ========= Setup 8-bit timer-1 in CTC mode with 16384 prescaler =============
|
||||
; CPU Clock Freq = 8MHz
|
||||
; Freq(t) = 8MHz / 16384 = 488.28125 Hz
|
||||
; Tick = 1 / Freq(t) = 1 / 488.28125 = 2048uS (0.002048 sec)
|
||||
; Ticks = 0.5 sec / 0.002048 sec = 244
|
||||
; ============================================================================
|
||||
ldi t1, (1<<CTC1) | (1<<CS13) | (1<<CS12) | (1<<CS11) | (1<<CS10)
|
||||
out TCCR1, t1 ; setup timer
|
||||
clr t1 ; clear timer counter register
|
||||
out TCNT1, t1
|
||||
ldi t1, 244 ; 0.5 sec
|
||||
out OCR1A, t1
|
||||
out OCR1C, t1 ; for clearing timer on compare match
|
||||
ldi t1, (1<<OCIE1A) ; enable output compare A interrupt
|
||||
out TIMSK, t1
|
||||
|
||||
sei
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
nop
|
||||
rjmp LOOP
|
||||
|
||||
LED_TOGGLE:
|
||||
push t1
|
||||
push t2
|
||||
in t1, LED_PIN_DATA
|
||||
ldi t2, (1<<LED_PIN)
|
||||
eor t1, t2
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
pop t2
|
||||
pop t1
|
||||
ret
|
||||
|
||||
TIMER1_COMPA:
|
||||
push t1
|
||||
in t1, SREG
|
||||
rcall LED_TOGGLE
|
||||
out SREG, t1
|
||||
pop t1
|
||||
reti
|
||||
```
|
||||
|
||||
Программа на языке Си:
|
||||
|
||||
```c
|
||||
#define F_CPU 8000000
|
||||
|
||||
#include <avr/interrupt.h>
|
||||
#include <avr/io.h>
|
||||
|
||||
#define LED_DDR DDRB
|
||||
#define LED_PORT PORTB
|
||||
#define LED_PIN_DATA PINB
|
||||
#define LED_PIN PB0
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Timer Counter 1
|
||||
* Mode: CTC
|
||||
* Prescaler: 16384
|
||||
*/
|
||||
void setup_tc1(void) {
|
||||
TCCR1 |= _BV(CTC1) | _BV(CS13) | _BV(CS12) | _BV(CS11) | _BV(CS10);
|
||||
TCNT1 = 0x00;
|
||||
OCR1A = 244;
|
||||
OCR1C = 244;
|
||||
TIMSK |= _BV(OCIE1A);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setup_ports(void) {
|
||||
DDRB |= _BV(LED_PIN);
|
||||
PORTB = 0x00;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Interrupt every 0.5 sec
|
||||
*/
|
||||
ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
|
||||
LED_PORT ^= _BV(LED_PIN);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void system_init(void) {
|
||||
setup_ports();
|
||||
setup_tc1();
|
||||
sei();
|
||||
}
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
system_init();
|
||||
for (;;) {
|
||||
asm("nop");
|
||||
}
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 8-ми битный таймер с предделителем 1024
|
||||
|
||||
Что если доступен предделитель частоты только на 1024? Тогда регистр для сравнения OCRn будет равняться 3906, что не подходит для 8-ми битного регистра. Как вариант можно считать количество переполнений таймера. 3906.25/255 = 15 переполнений.
|
||||
|
||||
Программа на ассемблере:
|
||||
|
||||
```nasm
|
||||
.DEF t1 = r16
|
||||
.DEF t2 = r17
|
||||
.DEF tc1_ovf_cnt = r18
|
||||
|
||||
.EQU LED_DDR = DDRB
|
||||
.EQU LED_PORT = PORTB
|
||||
.EQU LED_PIN_DATA = PINB
|
||||
.EQU LED_PIN = PB0
|
||||
|
||||
.EQU TC1_OVF_COMPARE_VAL = 15
|
||||
|
||||
.CSEG
|
||||
|
||||
.ORG 0x00
|
||||
rjmp RESET_vect
|
||||
|
||||
.ORG 0x04
|
||||
rjmp TIMER1_OVF
|
||||
|
||||
RESET_vect:
|
||||
ldi t1, LOW(RAMEND)
|
||||
out SPL, t1
|
||||
|
||||
INIT:
|
||||
ldi t1, (1<<LED_PIN)
|
||||
out DDRB, t1
|
||||
clr t1
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
|
||||
; ========= Setup 8-bit timer-1 in Normal mode with 1024 prescaler =======================
|
||||
; CPU Clock Freq = 8MHz
|
||||
; Freq(t) = 8MHz / 1024 = 7812.5 Hz
|
||||
; Tick = 1 / Freq(t) = 1 / 7812.5 = 128uS (0.000128 sec)
|
||||
; Ticks = 0.5 sec / 0.000128 sec = 3906.25
|
||||
; Overflows count = 3906 / 255 = 15
|
||||
; ======================================================================================
|
||||
ldi t1, (1<<CS13) | (1<<CS11) | (1<<CS10)
|
||||
out TCCR1, t1 ; setup timer
|
||||
clr t1 ; clear timer counter register
|
||||
out TCNT1, t1
|
||||
ldi t1, (1<<TOIE1) ; enable overflow interrupt
|
||||
out TIMSK, t1
|
||||
sei
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
nop
|
||||
rjmp LOOP
|
||||
|
||||
LED_TOGGLE:
|
||||
push t1
|
||||
push t2
|
||||
in t1, LED_PIN_DATA
|
||||
ldi t2, (1<<LED_PIN)
|
||||
eor t1, t2
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
pop t2
|
||||
pop t1
|
||||
ret
|
||||
|
||||
TIMER1_OVF:
|
||||
push t1
|
||||
in t1, SREG
|
||||
inc tc1_ovf_cnt
|
||||
cpi tc1_ovf_cnt, TC1_OVF_COMPARE_VAL
|
||||
brne PC+3
|
||||
rcall LED_TOGGLE
|
||||
clr tc1_ovf_cnt ; clear timer overflow counter register
|
||||
out SREG, t1
|
||||
pop t1
|
||||
reti
|
||||
```
|
||||
|
||||
Программа на языке Си:
|
||||
|
||||
```c
|
||||
#define F_CPU 8000000
|
||||
|
||||
#include <avr/interrupt.h>
|
||||
#include <avr/io.h>
|
||||
|
||||
#define TC1_OVF_COMPARE_VAL 15
|
||||
|
||||
#define LED_DDR DDRB
|
||||
#define LED_PORT PORTB
|
||||
#define LED_PIN_DATA PINB
|
||||
#define LED_PIN PB0
|
||||
|
||||
static volatile uint8_t tc1_ovf_cnt = 0;
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Timer Counter 1
|
||||
* Mode: Normal
|
||||
* Prescaler: 1024
|
||||
*/
|
||||
void setup_tc1(void) {
|
||||
TCCR1 |= _BV(CS13) | _BV(CS11) | _BV(CS10);
|
||||
TCNT1 = 0x00;
|
||||
TIMSK |= _BV(TOIE1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setup_ports(void) {
|
||||
DDRB |= _BV(LED_PIN);
|
||||
PORTB = 0x00;
|
||||
}
|
||||
|
||||
ISR(TIMER1_OVF_vect) {
|
||||
tc1_ovf_cnt++;
|
||||
if (tc1_ovf_cnt == TC1_OVF_COMPARE_VAL) {
|
||||
LED_PORT ^= _BV(LED_PIN);
|
||||
tc1_ovf_cnt = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void system_init(void) {
|
||||
setup_ports();
|
||||
setup_tc1();
|
||||
sei();
|
||||
}
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
system_init();
|
||||
for (;;) {
|
||||
asm("nop");
|
||||
}
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### Длительная задержка
|
||||
|
||||
Бывают случаи когда нужно выполнять какую либо логику раз в несколько часов или дней. Решением является завести глобальную переменную где будем хранить количество прошедших секунд с момента начала отсчета таймера, а в прерывании переполнения таймера будем уже сравнивать значение счетчика с заданным числом. Следующая программа переключает светодиод раз в 6 часов.
|
||||
|
||||
```nasm
|
||||
.DEF t1 = r16
|
||||
.DEF t2 = r17
|
||||
.DEF tc1_ovf_cnt = r18
|
||||
|
||||
.EQU LED_DDR = DDRB
|
||||
.EQU LED_PORT = PORTB
|
||||
.EQU LED_PIN_DATA = PINB
|
||||
.EQU LED_PIN = PB0
|
||||
|
||||
.EQU TC1_OVF_COMPARE_VAL = 30
|
||||
|
||||
.DSEG
|
||||
.ORG SRAM_START
|
||||
|
||||
ellapsed_seconds: .BYTE 2
|
||||
|
||||
.CSEG
|
||||
|
||||
.ORG 0x00
|
||||
rjmp RESET_vect
|
||||
|
||||
.ORG 0x04
|
||||
rjmp TIMER1_OVF
|
||||
|
||||
RESET_vect:
|
||||
ldi t1, LOW(RAMEND)
|
||||
out SPL, t1
|
||||
|
||||
INIT:
|
||||
ldi t1, (1<<LED_PIN)
|
||||
out DDRB, t1
|
||||
clr t1
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
|
||||
sts ellapsed_seconds, t1
|
||||
sts ellapsed_seconds+1, t1
|
||||
|
||||
; ========= Setup 8-bit timer-1 in Normal mode with 1024 prescaler =======================
|
||||
; CPU Clock Freq = 8MHz
|
||||
; Freq(t) = 8MHz / 1024 = 7812.5 Hz
|
||||
; Tick = 1 / Freq(t) = 1 / 7812.5 = 128uS (0.000128 sec)
|
||||
; Ticks = 1 sec / 0.000128 sec = 7812,5
|
||||
; Overflows count = 7812 / 255 = 30
|
||||
; ======================================================================================
|
||||
ldi t1, (1<<CS13) | (1<<CS11) | (1<<CS10)
|
||||
out TCCR1, t1 ; setup timer
|
||||
clr t1 ; clear timer counter register
|
||||
out TCNT1, t1
|
||||
ldi t1, (1<<TOIE1) ; enable overflow interrupt
|
||||
out TIMSK, t1
|
||||
sei
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
nop
|
||||
rjmp LOOP
|
||||
|
||||
LED_TOGGLE:
|
||||
push t1
|
||||
push t2
|
||||
in t1, LED_PIN_DATA
|
||||
ldi t2, (1<<LED_PIN)
|
||||
eor t1, t2
|
||||
out LED_PORT, t1
|
||||
pop t2
|
||||
pop t1
|
||||
ret
|
||||
|
||||
TIMER1_OVF:
|
||||
push t1
|
||||
in t1, SREG
|
||||
inc tc1_ovf_cnt
|
||||
cpi tc1_ovf_cnt, TC1_OVF_COMPARE_VAL
|
||||
brne _TIMER1_OVF_EXIT
|
||||
|
||||
clr tc1_ovf_cnt ; clear timer overflow counter register
|
||||
|
||||
lds r24,ellapsed_seconds
|
||||
lds r25,ellapsed_seconds+1
|
||||
adiw r24, 1
|
||||
sts ellapsed_seconds+1, r25
|
||||
sts ellapsed_seconds, r24
|
||||
|
||||
cpi r24, LOW(21600)
|
||||
sbci r25, HIGH(21600)
|
||||
brne _TIMER1_OVF_EXIT
|
||||
rcall LED_TOGGLE
|
||||
clr r25
|
||||
sts ellapsed_seconds, r25 ; clear ellapsed seconds
|
||||
sts ellapsed_seconds+1, r25 ; -----------------------
|
||||
|
||||
_TIMER1_OVF_EXIT:
|
||||
out SREG, t1
|
||||
pop t1
|
||||
reti
|
||||
```
|
||||
|
||||
Программа на языке Си:
|
||||
|
||||
```c
|
||||
#include <avr/interrupt.h>
|
||||
#include <avr/io.h>
|
||||
|
||||
#define TC1_OVF_COMPARE_VAL 30
|
||||
|
||||
#define LED_DDR DDRB
|
||||
#define LED_PORT PORTB
|
||||
#define LED_PIN_DATA PINB
|
||||
#define LED_PIN PB0
|
||||
|
||||
static volatile uint8_t tc1_ovf_cnt = 0;
|
||||
static volatile uint16_t ellapsed_seconds = 0;
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Timer Counter 1
|
||||
* Mode: Normal
|
||||
* Prescaler: 1024
|
||||
*/
|
||||
void setup_tc1(void) {
|
||||
TCCR1 |= _BV(CS13) | _BV(CS11) | _BV(CS10);
|
||||
TCNT1 = 0x00;
|
||||
TIMSK |= _BV(TOIE1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setup_ports(void) {
|
||||
DDRB |= _BV(LED_PIN);
|
||||
PORTB = 0x00;
|
||||
}
|
||||
|
||||
ISR(TIMER1_OVF_vect) {
|
||||
tc1_ovf_cnt++;
|
||||
|
||||
if (tc1_ovf_cnt == TC1_OVF_COMPARE_VAL) {
|
||||
tc1_ovf_cnt = 0;
|
||||
ellapsed_seconds++;
|
||||
|
||||
/* Every 6 hours */
|
||||
if (ellapsed_seconds == 21600) {
|
||||
LED_PORT ^= _BV(LED_PIN);
|
||||
ellapsed_seconds = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void system_init(void) {
|
||||
setup_ports();
|
||||
setup_tc1();
|
||||
sei();
|
||||
}
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
system_init();
|
||||
for (;;) {
|
||||
asm("nop");
|
||||
}
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
## Заключение
|
||||
|
||||
Рассмотрены два основных способа реализации задержки используя таймеры и циклы. Выяснили что используя таймер-счетчик можно сделать задержку, которая не будет блокировать основной поток выполнения программы. Для длительных задержек, где необходимо отслеживать прошедшее время в секундах или часах, можно использовать глобальные переменные.
|
||||
|
||||
## Полезные материалы
|
||||
|
||||
* [AVR Instruction Set](https://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/atmel-0856-avr-instruction-set-manual.pdf)
|
||||
* [AVR130: Setup and Use of AVR Timers](https://ww1.microchip.com/downloads/en/Appnotes/Atmel-2505-Setup-and-Use-of-AVR-Timers_ApplicationNote_AVR130.pdf)
|
||||
* [AVR Delay Loop Calculator](http://darcy.rsgc.on.ca/ACES/TEI4M/AVRdelay.html)
|
||||
* [AVR Timer Calculator](https://eleccelerator.com/avr-timer-calculator/)
|
||||
Loading…
x
Reference in New Issue
Block a user