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ATmega128 Timer/Counter KyungHee Univ. 2-0 Atmega128 Timer/Counter의 이용 분야 Timer 일정 주기의 Clock 신호를 Counting 일정한 시간 주기를 갖는 펄스의 발생. 주파수(주기) 제어 펄스 폭 제어 Counter 속도 측정 : 외부 핀을 통해서 들어오는 Event를 일정 시 간 동안 Count(Edge Detector) 한다. Input Capture (Timer1, Timer3) 시간 측정(펄스 폭 측정) : 일정한 주기 마다 Timer/Counter Register의 값을 Capture 하여 시간(펄스 폭) 등을 측정 한다. 펄스폭 측정 예: Timer/Counter에 일정 주기 신호를 가하고, Input Capture Pin에 피 측정 신호를 가 한다. KyungHee Univ. 1-1 Atmega128 Timer/Counter Timer Clock(내부 또는 외부)를 이용 하여 일정한 시간 주 기 또는 일정 시간 후에 Event(Interrupt)를 발생 시킨 다. Counter 외부 핀(TOSC1, TOSC2, T1, T2, T3)을 통해서 들어 오는 Event를 Count(Edge Detector) 한다. ATmega128의 Timer/Counter 4개의 범용 타이머/카운트로 구성되어있다. KyungHee Univ. Timer/Counter0(8비트) Timer/Counter1(16비트) Timer/Counter2(8비트) Timer/Counter3(16비트) 1-2 Timer/Counter (8-bit 0,2 16-bit 1,3) 기본 기능 Clear Timer on Compare Match (Auto Reload) Pulse width Modulator (PWM) Frequency Generator 10-bit Clock Prescaler Overflow and Compare Match Interrupt Sources (TOV2 and OCF2) Allows Clocking from External 32 kHz Watch Crystal Independent of the I/O Clock (Timer0) External Event Counter (Timer1,2,3) Input Capture (Timer1, 3) KyungHee Univ. 1-3 Timer/Counter0, 2 Timer/Counter0과 2는 8비트 구조로서 유사 한 OVERFOLW, PWM 기능과 제어방식을 갖 는다. Counter : 8비트(0x00 ~ 0xff) Prescaler : 10비트, 8종류 Clock 주기 선택 가능 Interrupt : Overflow, Output Compare Match Timer/Counter0, 2의 Clock 입력 Clock의 Pre scale 기능을 사용 하여 Counter의 Clock 주기를 다양하게 선택 할 수 있다. Timer/Counter0 : 32.768kHz(2**15 = 32,768)의 크리스탈을 접속하는 TOSC1 및 TOSC2 단자를 가지고 있어서 RTC의 기능을 갖도록 할 수 있다. KyungHee Univ. 1-4 Timer/Counter0 Block Diagram 외부 Clock 내부 Clock Asn:0 내부 Clock(동기) Asn:1 외부 Clock(비 동기) KyungHee Univ. 1-5 Timer/Counter1,3 Block Diagram KyungHee Univ. 1-6 Timer/Counter0 Counter Unit Block Diagram KyungHee Univ. 1-7 Timer/Counter2 Counter Unit Block Diagram Event Input KyungHee Univ. 1-8 Timer/Counter0 Output Compare Unit, Block Diagram KyungHee Univ. 1-9 Timer/Counter0 Compare Match Output Unit KyungHee Univ. 1-10 TCCR0 - Timer/Counter Control Register 동작모드설정/분주비 설정 Bit 7 : FOC0(Force Output Compare) Non-PWM mode 에서만 동작 이 Bit에 1을 Write 하면 OC0 단자에 TCNT0 와 OCR0 Rg 가 Compare Match 가 발생 한 것과 같은 신호를 출 력 한다. 새로운 Compare Match 가 발생 하면 OC0단자는 Update 된다. Bit 3,6 : WGM01,WGM00(Waveform Generation Mode) Bit 5,4 : COM01, COM00(Compare Match Output Mode) Bit 2,1,0 : CS02~CS00(Clock Select) KyungHee Univ. 1-11 Waveform Generation Mode Bit Description CTC: Clear Timer on Compare Match Compare Output Mode, non-PWM Mode KyungHee Univ. 1-12 Timer/Counter 0의 Operation Mode Normal Mode Overflow Interrupt 가 필요한 경우 사용 항상 Up Counter로 동작 0x00~0xff 범위를 반복 하여 Counting 한다. Count 도중 Clear 없음 MAX = 0xff 일 때 Overflow Interrupt 이 발생 Out Compare (COMP) Interrupt는 이 Mode에서 추천 하지 않음 KyungHee Univ. 1-13 Timer/Counter 0의 Operation Mode CTC Mode(Clear Timer on Compare Match Mode) 일정한 주기 또는 주파수 발생 Up Counter 0x00~OCR0 구간을 반복 Counting OCR0값과 TCNT0값이 같으면 카운트 도중 Clear TCNT0 = OCR0 일 때 Output Compare Match Interrupt 발생 오버프로우(OVF) 인터럽트 (MAX=OCR0값일 때 발생, COMP인터럽트와 동일 하게 작동되기 때문에 추천하지 않음) KyungHee Univ. 1-14 Timer/Counter 0의 Operation Mode CTC Mode, Timing Diagram KyungHee Univ. 1-15 Compare Output Mode, Fast PWM Mode Compare Output Mode, Phase Correct PWM Mode KyungHee Univ. 1-16 Timer/Counter 0의 Operation Mode FAST PWM 높은 주파수의 PWM 파형발생이 필요할 때 사용 상향카운터 (Single-Slope Operation) 0x00~0xFF 계수 동작 반복 TCNT0과 OCR0의 Compare Match되면 OC0에 LOW출력(COM0 1:0 = 2) 0xFF → 0x00 : Overflow 발생 시 OC0에 HIGH출 력(COM 1:0 = 2) KyungHee Univ. 1-17 Timer/Counter 0의 Operation Mode Fast PWM Mode, Timing Diagram KyungHee Univ. 1-18 Timer/Counter 0의 Operation Mode Phase Correct PWM 높은 분해능의 PWM출력 파형을 발생하는데 사용 상향카운터 0x00 → 0xFF 하향카운터 0xFF → 0x00 0x00 ~ 0xFF ~ 0x00 계수 동작 반복 상향카운터 Compare Match >> OC0 = 0출력 (COM1:0=2) 하향카운터 Compare Match >> OC0 = 1출력 (COM1:0=2) KyungHee Univ. 1-19 Timer/Counter 0의 Operation Mode Phase Correct PWM Mode, Timing Diagram KyungHee Univ. 1-20 Clock Select Bit Description KyungHee Univ. 1-21 Prescaler for Timer/Counter0 KyungHee Univ. 1-22 TCNT0 - Timer/Counter Register Timer/Counter 0의 8비트 Count 값을 저장하고 있는 Register OCR0 - Output Compare Register Timer/Counter 0의 8비트 Counter TCNT0과 비교 하여 OC0 단자에 출력신호를 발생하기 위한 8비트 값을 저장하고 있는 Register KyungHee Univ. 1-23 ASSR - Asynchronous Status Register Bit 3 – AS0: Asynchronous Timer/Counter0 AS0 = 0 : 내부클럭 (clkI/O) 동기모드 AS0 = 1 : 외부클럭 (TOSC1) 비 동기모드 Bit 2 – TCN0UB: Timer/Counter0 Update Busy Bit 1 – OCR0UB: Output Compare Register0 Update Busy Bit 0 – TCR0UB: Timer/Counter Control Register0 Update Busy KyungHee Univ. 1-24 TIMSK - Timer/Counter Interrupt Mask Register Bit 1 – OCIE0: Timer/Counter0 Output Compare Match Interrupt Enable OCIE0를 Set시키면 Output Compare Match Interrupt가 활성화 된다. Bit 0 – TOIE0: Timer/Counter0 Overflow Interrupt Enable TOIE0를 Set시키면 Overflow Interrupt가 활성 화된다. 인터럽트를 사용하려면 SREG의 I Bit 가 1인 상태 여야 한다. KyungHee Univ. 1-25 TIFR - Timer/Counter Interrupt Flag Register Bit 1 – OCF0: Output Compare Flag 0 TCNT0값과 OCR0값을 비교하여 이것이 같으면 이 비트 가 1로 Set되면서, Output Compare Interrupt가 요청된 다. 이 비트는 인터럽트 처리의 시작과 함께 0으로 Clear 된다. Bit 0 – TOV0: Timer/Counter0 Overflow Flag 타이머/카운트에서 Overflow가 발생되면 이 비트가 1로 Set되면서 Output Compare Interrupt가 요청된다. 이 비 트는 인터럽트 처리의 시작과 함께 0으로 Clear된다. 위 Bits의 위치에 0를 Write 하면 해당 Flag 가 Clear 된다. KyungHee Univ. 1-26 Timer 응용 프로그램 예 cho_timer1_int_clock_gen cho_key_debounce_timer1 cho_keypad_basic_soft_timer2_delay cho_input_capture_pulse_width_measure cho_led_PWM_bright_control KyungHee Univ. 2-28