原创 AVR定时器的设计要点

附录 AVR定时器的要点介绍

 (大部分摘自 M16中文手册，未能一一测试)

 M16的T1 16位定时器一共有15种工作模式，其他2个8位定时器(T0/T2)相对简单，除了T2有异步工作模式用于RTC应用外

                      (可以利用溢出中断和比较匹配中断作定时功能)

 分5种工作类型

 1 普通模式 WGM1=0

   跟51的普通模式差不多，有TOV1溢出中断，发生于TOP时

   1 采用内部计数时钟    用于 ICP捕捉输入场合---测量脉宽/红外解码

       (捕捉输入功能可以工作在多种模式下，而不单单只是普通模式)

   2 采用外部计数脉冲输入 用于 计数，测频

   其他的应用，采用其他模式更为方便，不需要像51般费神

 2 CTC模式 [比较匹配时清零定时器模式] WGM1=4,12

  跟51的自动重载模式差不多

  1 用于输出50%占空比的方波信号

  2 用于产生准确的连续定时信号

  WGM1=4时， 最大值由OCR1A设定，TOP时产生OCF1A比较匹配中断

  WGM1=12时，最大值由ICF1设定， TOP时产生ICF1输入捕捉中断

  注:WGM=15时，也能实现从OC1A输出方波，而且具备双缓冲功能

  计算公式： fOCn=fclk_IO/(2*N*(1+TOP))

    变量N 代表预分频因子(1、8、32,64、256,1024)。  

 3 快速PWM模式 WGM1=5,6,7,14,15 

   单斜波计数，用于输出高频率的PWM信号(比双斜波的高一倍频率)

   都有TOV1溢出中断，发生于TOP时

   比较匹配后可以产生OCF1x比较匹配中断.

   WGM1=5时, 最大值为0x00FF， 8位分辨率

   WGM1=6时, 最大值为0x01FF， 9位分辨率

   WGM1=7时, 最大值为0x03FF，10位分辨率 

  WGM1=14时,最大值由ICF1设定， TOP时产生ICF1输入捕捉中断 (单缓冲)

  WGM1=15时,最大值由OCR1A设定，TOP时产生OCF1A比较匹配中断(双缓冲,但OC1A将没有PWM能力，最多只能输出方波)

  改变TOP值时必须保证新的TOP值不小于所有比较寄存器的数值

   注意，即使OCR1A/B设为0x0000，也会输出一个定时器时钟周期的窄脉冲，而不是一直为低电平

   计算公式：fPWM=fclk_IO/(N*(1+TOP))

 4 相位修正PWM模式 WGM1=1,2,3,10,11 

   双斜波计数，用于输出高精度的，相位准确的，对称的PWM信号

   都有TOV1溢出中断，但发生在BOOTOM时

   比较匹配后可以产生OCF1x比较匹配中断.

   WGM1=1时, 最大值为0x00FF， 8位分辨率

WGM1=2时, 最大值为0x01FF， 9位分辨率

WGM1=3时, 最大值为0x03FF，10位分辨率 

  WGM1=10时,最大值由ICF1设定， TOP时产生ICF1输入捕捉中断 (单缓冲)

  WGM1=11时,最大值由OCR1A设定，TOP时产生OCF1A比较匹配中断(双缓冲,但OC1A将没有PWM能力，最多只能输出方波)

   改变TOP值时必须保证新的TOP值不小于所有比较寄存器的数值

   可以输出0%~100%占空比的PWM信号

   若要在T/C 运行时改变TOP 值，最好用相位与频率修正模式代替相位修正模式。若TOP保持不变，那么这两种工作模式实际没有区别

   计算公式：fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP)

 5 相位与频率修正PWM模式 WGM1=8，9 

   双斜波计数，用于输出高精度的、相位与频率都准确的PWM波形

   都有TOV1溢出中断，但发生在BOOTOM时

   比较匹配后可以产生OCF1x比较匹配中断.

  WGM1=8时,最大值由ICF1设定， TOP时产生ICF1输入捕捉中断 (单缓冲)

  WGM1=9时,最大值由OCR1A设定，TOP时产生OCF1A比较匹配中断(双缓冲,但OC1A将没有PWM能力，最多只能输出方波)

   相频修正修正PWM 模式与相位修正PWM 模式的主要区别在于OCR1x 寄存器的更新时间

   改变TOP值时必须保证新的TOP值不小于所有比较寄存器的数值

   可以输出0%~100%占空比的PWM信号

   使用固定TOP 值时最好使用ICR1 寄存器定义TOP。这样OCR1A 就可以用于在OC1A输出PWM 波。

   但是，如果PWM 基频不断变化(通过改变TOP值)， OCR1A的双缓冲特性使其更适合于这个应用。

   计算公式：fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP)

T/C 的时钟源

 T/C 的时钟源可以有多种选择，由CS12:0控制，分别用于高速(低分频)/长时间(高分频)/外部计数场合

 一个16位定时器，在8MHz系统时钟驱动下，可以实现uS级的高速定时和长达8秒的超长定时，这可是标准51的弱点

 CS12 CS11 CS10 说明

   0   0   0 无时钟源    (T/C 停止)

   0   0   1 clkIO/1   ( 无预分频) 

   0   1   0 clkIO/8   ( 来自预分频器)

   0   1   1 clkIO/64  ( 来自预分频器)

   1   0   0 clkIO/256 ( 来自预分频器) 

   1   0   1 clkIO/1024 ( 来自预分频器)

   1   1   0 外部T1 引脚，下降沿驱动

   1   1   1 外部T1 引脚，上升沿驱动

 分频器复位

   在高预分频应用时， 通过复位预分频器来同步T/C 与程序运行,可以减少误差。

 但是必须注意另一个T/C是否也在使用这一预分频器，因为预分频器复位将会影响所有与其连接的T/C。

 外部时钟源

 由于使用了引脚同步逻辑，建议外部时钟的最高频率不要大于fclk_IO/2.5。

 外部时钟源不送入预分频器

选择使用外部时钟源后，即使T1引脚被定义为输出，其T1引脚上的逻辑信号电平变化仍然会驱动T/C1 计数，这个特性允许用户通过软件来控制计数。