Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel (стр. 5 из 8)

Этот режим позволяет максимально контролировать частоту сигнала на выходе модуля. Упрощается также и подсчёт внешних событий. Значение счётчика регистра (TCNT0) увеличивается до момента, пока не происходит совпадение между TCNT0 и OCR0A, и затем содержимое счётчика (TCNT0) очищается.

Прерывание может вызываться каждый раз, когда счётчик достигает значения TOP. При этом используется флагOCF0A. Если прерывание разрешено, вызывается процедура обработки прерывания, которая может использоваться для того, чтобы обновить значение TOP.

Установка TOP чересчур близко к значению BOTTOM в тот момент, когда счётчик не работает или при низком коэффициенте предварительного деления, должна выполняться осторожно, так как режим СТС не имеет двойной буферизации.

Если новое значение, записанное в OCR0A, будет ниже, чем текущее значение TCNT0, то источник пропустит момент совпадения. В результате счётчик продолжит счёт до своего максимального значения (0xFF), затем перейдёт через ноль и лишь затем произойдёт момент совпадения.

Для генерации выходного сигнала в режиме СТС выход OC0Aможет быть установлен в режим переключения выходного уровня каждый раз в момент совпадения. Для этого нужно установить в соответствующее положение биты режима вывода сигнала совпадения (COM0A1:0 = 1). Значение регистра OC0A не поступит на соответствующий внешний контакт порта, если он не сконфигурирован как выход. Сгенерированный сигнал будет иметь максимальную частоту fOC0 = fclk_I/O/2, когда в регистр OCR0A записан ноль (0x00). Частота сигнала может быть рассчитана при помощи следующего уравнения:

где переменная N – это коэффициент предварительного деления (1, 8, 64, 256 или 1024).

Как и в режиме Normal, флаг TOV0 устанавливается каждый раз, когда счётчик досчитывает до MAX и переходит в ноль.

5.14 Режим FastPWM (быстрый ШИМ)

Микроконтроллер имеет несколько режимов широтно-импульсной модуляции (ШИМ). По-английски это звучит как Pulse Width Modulation (PWM).Быстрый ШИМ (fastPWM) выбирается при WGM02:0 = 3 или 7. В этом режиме формируется самый высокочастотный сигнал ШИМ. Быстрый ШИМ отличается от других режимов ШИМ тем, что для формирования сигнала счётчик формирует только возрастную последовательность. То есть изменение значение счётчика имеет вид пилообразного сигнала с односторонним наклоном.

Счёт начинается со значения BOTTOM и заканчивается значением TOP. После этого счётчик перезапускается (снова устанавливается значение BOTTOM). Значение TOP равно 0xFF при WGM2:0 = 3.

Если же WGM2:0 = 7, значение TOP определяется содержимым регистра OCR0A. В режиме неинвертирующего выхода сигнал совпадения (OC0x) сбрасывается в момент совпадения значений TCNT0 иOCR0xи перехода к BOTTOM.

В инвертирующем режиме сигнал на выходе устанавливается в момент совпадения и перехода в BOTTOM. Благодаря тому, что счётчик работает всегда только в одном направлении, частота сигнала в режиме fast PWM может быть в два раза выше, чем в режиме phasecorrect PWM, который использует пилообразный сигнал с двумя наклонами.

Благодаря высокой частоте выходного сигнала режим fast PWM хорошо подходит для создания систем регулировки мощности, для построения выпрямителей и цифро-аналоговых преобразователей. Высокая частота позволяет применять внешние компоненты (катушки, конденсаторы) небольших размеров, и тем самым, уменьшать общую стоимость системы.

В режиме fast PWM значение счётчика увеличивается до тех пор, пока не достигнет значения TOP. В следующем цикле тактового сигнала таймера счётчик очищается.

Флаг переполнения таймера/счётчика (TOV0) устанавливается каждый раз, когда счётчик достигает значения TOP. Если прерывание разрешено, то вызывается процедура обработки прерывания, которая может быть использована для обновления уровня совпадения.

В режиме fast PWM модуль совпадения используется для генерации сигнала ШИМ на выходах OC0x. Установка битов COM0x1:0 = 2 произведёт к генерации на выходе неинвертированного сигнала ШИМ. Для генерации инвертированного сигнала ШИМ необходимо установить COM0x1:0 = 3. При установке битов COM0A1:0 = 1сигнал на выходе AC0A в момент совпадения переключается в противоположное состояние при условии, что бит WGM02 = 1.

Эта опция не доступна для выхода OC0B. Фактическое значение OC0x поступит на внешний контакт микросхемы только в том случае, если он будет сконфигурирован как выход.

Сигнал ШИМ формируется путём установки (сброса) регистра OC0x в момент совпадения значений OCR0xи TCNT0, и сброса (установки) этого регистра в первом тактовом цикле, после перезагрузки счётчика (изменении его значения с TOP на BOTTOM). Частота сигнала ШИМ на выходе может быть рассчитана при помощи следующего выражения:

.

Переменная N представляет собой коэффициент предварительного деления (1, 8, 64, 256 или 1024). Отдельно нужно рассмотреть несколько случаев при генерации сигнала ШИМ, когда в регистр OCR0Aзаписывается значение, близкое к предельному.

Если в регистре OCR0Aбудет установлено значение, равное BOTTOM, то выходной сигнал будет представлять собой короткий выброс для каждого MAX + 1тактового импульса таймера.

Если в регистр OCR0Aзаписать значение MAX, то это приведёт к тому, что на выходе будет постоянно присутствовать либо высокий, либо низкий логический уровень (в зависимости от значения битов COM0A1:0).

Частота выходного сигнала в режиме fast PWM (при уровне регулирования 50%) может быть достигнута, если заставить регистр OC0x переключать свой логический уровень при каждом совпадении (COM0x1:0 = 1).

Сформированный таким образом сигнал будет иметь максимальную частоту fOC0 = fclk_I/O/2 в том случае, когда в регистре OCR0A записан ноль. Эта особенность позволяет переключать регистр OCR0A таким же образом, как в режиме СТС, но при этом использовать все преимущества двойной буферизации, которая применяется в режиме fast PWM.

5.15 ШИМ, корректный по фазе (PhaseCorrectPWM)

Режимphase correct PWM (WGM02:0 = 1или 5). Формирование сигнала ШИМ происходит с большим коэффициентом пересчёта и корректного по фазе. Корректность по фазе обеспечивается благодаря работе счётчика в режиме пилообразного сигнала с двухсторонним наклоном.

Счётчик периодически изменяет направление своего счёта. Сначала он считает от BOTTOM до TOP, затем направление счёта меняется, и счётчик считает TOP до BOTTOM. Затем направление пересчёта снова меняется, и всё повторяется сначала.

Значение TOP равно 0xFF при WGM2:0 = 1 и определяется регистром OCR0Aпри WGM2:0 = 5.

В режиме неинвертирующего вывода сигнал на выходе OCR0x сбрасывается в ноль в момент совпадения содержимого регистров TCNT0 и OCR0x, если счётчик работает в прямом направлении (на увеличение). Значение устанавливается в единицу в момент совпадения, если счётчик работает на уменьшение.

В режиме инвертированного вывода картина меняется на противоположную. Режим двухстороннего наклона характеризуется более низкой максимальной частотой выходного сигнала по сравнению с предыдущим случаем, где применяется пила с односторонним наклоном. Благодаря симметричности по фазе при двустороннем наклоне такие режимы предпочитаются при создании систем управления электродвигателями.

В режиме phase correct PWM значение счётчика увеличивается, пока не достигнет значения TOP. Когда значение счётчика достигает TOP, направление счёта изменяется. Содержимое TCNT0 будет равно TOP в течение одного периода тактового сигнала таймера. Флаг переполнения таймера/счётчика (TOV0) устанавливается каждый раз, когда счётчик достигает значения BOTTOM. Флаг прерывания может использоваться для генерации запроса на прерывание. Такое прерывание будет вызвано каждый раз, когда содержимое счётчика достигнет значения BOTTOM.

В режиме phasecorrect PWM модуль совпадения используется для генерации сигнала ШИМ на выходе OC0x. При установке битов COM0x1:0 = 3. Установка битов COM0A0 = 1заставляет сигнал на выходе OC0A инвертироваться каждый раз в момент совпадения, если бит WGM02 установлен. Эта опция не доступна для вывода OC0B. Фактическое значение OC0x поступает на внешний вывод порта только в том случае, если он сконфигурирован как выход.

Сигнал ШИМ сгенерируется путём сброса (установки) OC0xв момент совпадения содержимого регистров OCR0xи TCNT0, когда счётчик работает на увеличение, и устанавливается (сбрасывается) в момент совпадения, если счётчик работает на уменьшение. Частота выходного сигнала ШИМ в режиме phase correct PWM может быть вычислена по следующей формуле:

,

Где переменная N представляет собой коэффициент предварительного деления (1, 8, 64, 256, 1024).

Крайние значения содержимого регистра OCR0A при генерации сигналов ШИМ в режиме phase correct PWM представляют собой специальные случаи. Для неинвертирующего режима при записи в регистр OCR0Aзначения BOTTOM на выходе установиться низкий логический уровень. При записи в OCR0Aзначения MAX на выходе установится логическая единица. Для инвертирующего режима сигнал на выходе будет иметь противоположные значения.

6. Описание системы команды

6.1 Система команд. Общие сведения о системе команд

В семействе AVR система команд у микроконтроллеров разных типов содержат от 89 до 130 команд. У микроконтроллеров типа 2323, 2343, 2313, 4433, 8515 и 8535 в систему команд входят 118 команд. Эту систему команд будем называть базой.

В табл. 2.1 – 2.13 описаны операции, выполняемые по командам базовой системы, и приведены мнемокоды команд, используемые при разработке программы на языке AVR Ассемблера. В таблицах дана сквозная нумерация команд, используемая далее в тексте.

Базовая система команд содержит:

▪ 33 команды регистровых операций, при выполнении которых используются только регистры общего назначения (команды №№ 1-33);

▪ 26 команд с обращением по адресу в адресном пространстве SRAM (команды №№ 34-59);

▪ 2 команды с обращением к регистрам ввода-вывода (команды №№ 60 и 61);