AVRのタイマー
AVRのタイマー機能は少しだけPICとかと違うところがあります。
タイマー、カウンタ、PWM の設定
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AVRのタイマー
ATtiny2313しか使ってないのですが、AVRのタイマーはほぼ同等の８ビットのタイマ０ と１６ビットのタイマ１があり
（タイマー１にはインプットキャプチャがあり）
カウンタTＣNTはタイマ０，１共にに リード、ライト可能、PWM波形生成などがあり、幅広い設定のできるタイマー機能を持っています。その分、設定が複雑なので分類してみました。
タイマー分類
AVRのタイマーはデータシートでは主に４つのモードがあります。 標準、CTC、位相基準PWM、高速PWM
４つでは少しわかりにくいので、機能から大きく３つに分類しました （標準、 CTC）、位相基準PWM、高速PWM
（以下データシート用語で カウンタ満タン＝Top値）
* 設定については 下 タイマーレジスタ表 を参照
【タイマー０モード設定】 TCCR0A TCCR0B で設定する
| WGM02 |
WGM0 |
WGM00 |
- |
- |
| 0 |
0 |
0 |
標準モード |
【オーバーフローでタイマを使う】
カウンタ値Top ＝FF となり
これを超えるとまた一回りして０から。
この０になるとき
オーバーフローフラグ:TOV0=は１に。
|
| 0 |
1 |
0 |
CTC |
【満タン値（Top値）を設定して使う】
カウンタTCNT0 と OC0A が一致（コンペアマッチ）で
カウンタTCNT0は０クリアされる
OCF0Aフラグで割り込み設定する
|
| 0 |
0 |
1 |
位相基準PWM |
【PWMでタイマを使う】
WGM02 = 0 で
カウンタTop （最大値）= FF（満タン）
WGM02 = 1 で
カウンタTop（最大値） = OC0A
|
| 1 |
0 |
1 |
位相基準PWM |
| 0 |
1 |
1 |
高速PWM |
| 1 |
1 |
1 |
高速PWM |
・標準的タイマー
主に普通のカウンタとしてで動作させるようなモード
・ＣＴＣ
Top値＝OCR0A 設定 （Top値＝満タン値 をOCR0Aで設定して使う）
この２つのモードの違いは Top値＝オーバーフロー（ＦＦ） か Top値＝OCR0A の違いといえそう。
（CTCモードではオーバーフロー割り込みはできないようで、満タン（OCR0A） として使用するモード）
標準モードだと、カウンタ満タン時（オーバーフロー）で
使用するには カウンタが 仮に満タン＝１０秒だとすると
仮に 周期 ２秒間隔で使うには
スタート＝８にして動かすような使い方
周期で割り込み の場合はオーバーフロー割り込み
|
ＣＴＣモードは 満タン時が設定できるので
仮に 周期 ２秒間隔で使うには
カウンタが スタート＝０
満タン＝２秒 （OCR0A＝２秒に設定）
周期で割り込み の場合は Top値=OCR0A なので
満タン（=OCR0A）で マッチA割り込み
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CTCモードで、そういうちょと使いやすい設定が可能な感じです
CTCモード チャート （データシートより）
また、OCn×でピン出力方式をトグル設定すると、波形出力も可能です。
割り込みは TIFRレジスタの
オーバーフロー TOV0
マッチＡ OCF0A などが要因発生でビットが１になり
割り込み関数実行後には 自動的に ０クリアされる
・高速PWM
一般的なPWMモード
高速PWMはのこぎり波
高速PWM と 位相基準PWM の違いは
高速PWMはのこぎり波を扱うのに対し、位相基準PWMは三角波を扱うといえる。
また WGM02 （TCCR0Bレジスタ） にて
Top値＝ＦＦ（カウンタ満タン） か Top値＝OCR0A（満タン：OCR0A） で使用かを設定
高速PWMモード チャート （データシートより）
・位相基準PWM
位相基準PWMは、カウンタがいっぱいになると、減算して下り始める 三角波になる
単純に周期を高速PWMの２倍にすることが出来る
この２つ 高速PWM と 位相基準PWM の違いは
高速PWMはのこぎり波を扱うのに対し、位相基準PWMは三角波を扱うといえる。
また WGM02 （TCCR0Bレジスタ） にて
Top値＝ＦＦ（カウンタ満タン） か Top値＝OCR0A（満タン：OCR0A） で使用かを設定
位相基準PWMモード チャート （データシートより）
タイマー関連レジスタ
タイマー０の設定は TCCR0A TCCR0Bに混在している。
●TCCR0A タイマ０設定レジスタ
波形出力
コンペアマッチA |
波形出力
コンペアマッチB |
- |
- |
タイマモード設定 |
| 7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| COM0A1 |
COM0A0 |
COM0B1 |
COM0B0 |
- |
- |
WGM01 |
WGM00 |
ｺﾝﾍﾟｱマッチで
波形出力選択 |
ｺﾝﾍﾟｱマッチで
波形出力選択 |
|
|
標準 CTC
位相基準PWM
高速PWM
|
●TCCR0B タイマ０設定レジスタ
| OC0A,B強制変更 |
- |
- |
Top設定 |
クロック設定 |
| 7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| FOC0A |
FOC0B |
- |
- |
WGM02 |
CS02 |
CS01 |
CS00 |
強制コンペアマッチ
非PWMモード時のみ有効 |
Top値 = 満タンか
= OC0Aの選択 |
クロック分周選択 |
●TIMSK 割り込み設定レジスタ タイマ０，１混在
| タイマー１の設定 |
タイマー０の設定 |
オーバー
プロー |
コンペア
マッチA |
コンペア
マッチB |
|
インプット
キャプチャ |
コンペア
マッチB |
オーバー
プロー |
コンペア
マッチA |
| 7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| TOIE1 |
OCIE1A |
OCIE1B |
- |
ICIE1 |
OCIE0B |
TOIE0 |
OCIE0A |
●TIFR 割り込み要求レジスタ タイマ０，１混在
| タイマー１の設定 |
タイマー０の設定 |
オーバー
プロー |
コンペア
マッチA |
コンペア
マッチB |
|
インプット
キャプチャ |
コンペア
マッチB |
オーバー
プロー |
コンペア
マッチA |
| 7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| TOV1 |
OCF1A |
OCF1B |
- |
ICF1 |
OCF0B |
TOV0 |
OCF0A |
設定方法 タイマー関連レジスタ
【タイマー０設定】
●TCCR0A タイマ０設定レジスタ表
PWM 波形出力
コンペアマッチA
(出力ピン OC0A） |
PWM 波形出力
コンペアマッチB
(出力ピン OC0B） |
- |
- |
タイマモード設定 |
タイマモード |
| 7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
| COM0A1 |
COM0A0 |
COM0B1 |
COM0B0 |
- |
- |
WGM01 |
WGM00 |
|
| マッチＡ,B共、ビット設定方法は同じ |
- |
- |
0 |
0 |
標準 |
| 0 |
1 |
コンペアマッチでトグル出力
|
- |
- |
1 |
0 |
CTC |
| 1 |
0 |
コンペアマッチでLow
|--___|
|
- |
- |
0 |
1 |
位相基準PWM |
| 1 |
1 |
コンペアマッチでHigh
|___--| |
- |
- |
1 |
1 |
高速PWM |
| 0 |
0 |
波形出力なし |
|
|
|
|
|
| COM0A1 |
COM0A0 |
COM0B1 |
COM0B0 |
ここに１が一つでも設定されると、その通常のIOポートの機能は無効にされ、タイマ動作用IOになる
出力ピン OC0A、 OC0B
＊ タイマからピン出力するには ＤＤＲレジスタでピンを出力設定にする必要あり
●TCCR0A タイマ０設定レジスタ
波形出力
コンペアマッチA |
波形出力
コンペアマッチB |
- |
- |
タイマモード設定 |
| 7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| COM0A1 |
COM0A0 |
COM0B1 |
COM0B0 |
- |
- |
WGM01 |
WGM00 |
ｺﾝﾍﾟｱマッチで
波形出力選択 |
ｺﾝﾍﾟｱマッチで
波形出力選択 |
|
|
標準, CTC
位相基準PWM
高速PWM |
|
●TCCR0B タイマ０設定レジスタ
| OC0A,B強制変更 |
- |
- |
Top設定 |
クロック設定 |
| 7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| FOC0A |
FOC0B |
- |
- |
WGM02 |
CS02 |
CS01 |
CS00 |
強制コンペアマッチ
非PWMモード時のみ有効 |
Top値=満タンか
=OC0Aの選択 |
クロック分周選択 |
|
●TCCR0B タイマ０設定レジスタ表
OC0A,B強制変更
強制コンペアマッチ
非PWMモード時のみ有効 |
- |
- |
Top設定 |
クロック設定 |
|
| 7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
| FOC0A |
FOC0B |
- |
- |
WGM02 |
CS02 |
CS01 |
CS00 |
|
| |
- |
- |
標準
CTCモードでは必ず 0 |
0 |
0 |
0 |
タイマ停止 |
| |
- |
- |
0 |
0 |
1 |
プリスケーラなし |
| |
- |
- |
位相基準PWM
高速PWM モードで
WGM02 = 0 で
カウンタTop （最大値）= FF（満タン）
WGM02 = 1 で
カウンタTop（最大値） = OC0A
|
0 |
1 |
0 |
1/８ |
| |
- |
- |
0 |
1 |
1 |
1/６４ |
| |
- |
- |
1 |
0 |
0 |
1/２５６ |
| |
- |
- |
1 |
0 |
1 |
1/１０２４ |
| |
- |
- |
1 |
1 |
1 |
T0ﾋﾟﾝからの外部ｸﾛｯｸ
（立ち下がり |
| |
- |
- |
1 |
1 |
1 |
T0ﾋﾟﾝからの外部ｸﾛｯｸ
（立ち上がり |
タイマー停止、開始は 設定ビットの
TCCR×B＝ の分周設定ビットを すべて000 →停止
分周設定 →開始 とするようです。
割り込み
オーバーフロー、マッチＡ、マッチＢで それぞれ独立した割り込みベクタ
●割り込み設定レジスタ
割り込み処理をしたいとき対応ビットを設定する
●TIMSK 割り込み設定レジスタ タイマ０，１混在
| タイマー１の設定 |
タイマー０の設定 |
オーバー
プロー |
コンペア
マッチA |
コンペア
マッチB |
- |
インプット
キャプチャ |
コンペア
マッチB |
オーバー
プロー |
コンペア
マッチA |
| 7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| TOIE1 |
OCIE1A |
OCIE1B |
- |
ICIE1 |
OCIE0B |
TOIE0 |
OCIE0A |
ICF1 ： インプットキャプチャ割り込み許可 （インプットキャプチャは タイマー０にはない）
WGM13-10でTOP値に設定の場合 カウンタ値＝TOPで このフラグが １
●割り込みフラグのレジスタ
通常は手動で設定はしないレジスタ。
割り込み要因で１がセットされ、対応する割り込み処理ベクタを実行すると自動で０クリアされる
●TIFR 割り込み要求レジスタ タイマ０，１混在
| タイマー１の設定 |
タイマー０の設定 |
オーバー
プロー |
コンペア
マッチA |
コンペア
マッチB |
- |
インプット
キャプチャ |
コンペア
マッチB |
オーバー
プロー |
コンペア
マッチA |
| 7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| TOV1 |
OCF1A |
OCF1B |
- |
ICF1 |
OCF0B |
TOV0 |
OCF0A |
インプットキャプチャ関連レジスタ
●TCCR1B タイマ０設定レジスタ
|
- |
- |
|
クロック設定 |
| 7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| 1CNC1 |
1CES1 |
- |
WGM13 |
WGM12 |
CS12 |
CS11 |
CS10 |
1CNC1 ： インプットキャプチャノイズ消去許可
ここが１設定で、ノイズ消去器を有効に。
ノイズ消去は連続４回同じ入力の場合にその入力を得る。このため４回で１入力となり遅れがでる。
1CES1 ： インプットキャプチャ エッジ選択
０：立ち下がり
１：立ち上がり
ここの設定に従ってインプットキャプチャがトリガされると、タイマカウンタ値が インプットキャプチャレジスタ(ICR1)へコピーされる
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