Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- en:avr:timers [2010/02/08 12:56] – mikk.leini
+++ en:avr:timers [2020/07/20 09:00] (current) – external edit 127.0.0.1
@@ Line 1: / Line 1: @@
 ====== Counters/Timers ======
-Loendurid (inglise keeles //counter//), teatud mõttes taimerid (inglise keeles //timer//), on mikrokontrollerite ühed vajalikuimad lisafunktsioonid. Nende abil saab protsesse täpselt ajastada, signaale genereerida ja sündmusi loendada. Loenduri tööpõhimõte seisneb sisendtaktide arvu trigerite ahela abil binaarväärtuseks teisendamises. Ahela pikkusest oleneb maksimaalne loendatavate taktide arv, mida tähistatakse kahendkoodi pikkusega. AVR mikrokontrolleril on loendurid 8- ja 16-bitised. Kui loendur omab maksimaalset väärtust (8-bitiste puhul 255, 16-bitiste puhul 65535), tekib järgmise taktiga ületäitumine (inglise keeles //overflow//) ja loendur alustab uuesti nullist. Loenduri taktsignaal saab tulla mikrokontrolleri töötaktist ja sel juhul on võimalik selle sagedust sagedusjaguriga (inglise keeles //prescaler//) ka vähendada. Mõnel AVR-il on ka sisemine eraldiseisev taktsignaali generaator, mille sagedust saab sageduskordistiga tõsta. Sageduskordistiga on näiteks USB liidesega AVR-id. Loendurid erinevad ka rakendusvõimaluste ja töörežiimide poolest.
+Counters, which in some sense can be called timers, are one of the most important sub-functions of a microcontroller. These enable to precisely time processes, generate signals and count events. A counter converts the number of input cycles to a binary value using an array of triggers. The maximum number of counted cycles depends on the length of this array, and this is marked by the length of the binary code. AVR has 8- and 16-bit counters. If a timer has reached its maximum value (255 in 8-bit and 65535 in 16-bit counters), the next cycle will generate an overflow and the counter resets back to 0. A counter's clock signal can come from the clock signal of the microcontroller, and in this case it is possible to decrease its value using a prescaler. Some AVRs have an internal independent clock signal generator, which can be modified to run faster using a frequency multiplier. Counters also differ in application cases and work modes.
-===== Tüüpiline loendur =====
+===== Counter's Default Mode =====
-Loendurit, mille taktsignaal tuleb töötaktist ja mis ei ole väliselt millegagi liidestatud, võib nimetada tüüpiliseks loenduriks. Sel loenduril on lisaks hetkeväärtuse lugemisele vaid üks lisavõimalus - katkestuse tekitamine loenduri ületäitumisel. Tüüpilist loendurit või loendurit tüüpilises režiimis kasutatakse tavaliselt kindlate ajaintervallide järel mingi programmilõigu täitmiseks.
+In the default mode, a counter does nothing more than continually count sequential numbers. Its value can, of course, be read and changed from the program at any time. The only additional function in the default mode is to cause an interrupt on counter overflow. The default mode is typically used to execute a section of the program at certain intervals.
-==== Näide ====
+<box 100% round #EEEEEE|Example>
-Vaja on 8 MHz taktsagedusel töötav ATmega128 10 ms (sagedus 100 Hz) ajavahemiku järel katkestust tekitama panna. Ülesandeks sobib 8-bitine loendur 0.
+Task: Make an 8 MHz ATmega128 fire an interrupt every 10 ms (frequency 100 Hz). For this task, the 8-bit counter 0 is suitable.
 <code c>
 #include <avr/interrupt.h>
-// Loenduri 0 ületäitumine
 ISR(TIMER0_OVF_vect)
 {
-	// Loendurile sellise väärtuse omistamine,
+	// Give the counter such a value
-	// et järgmine ületäitumine saabuks 10 ms pärast.
+	// that the next overflow occurs in 10 ms.
-	// Valem: 256 - 8 MHz / 1024 / 100 Hz = 177,785 = ~178
+	// Formula: 256 - 8 MHz / 1024 / 100 Hz = 177,785 = ~178
 	TCNT0 = 178;
-	// Tee midagi, aga alles pärast loendurile uue väärtuse omistamist
 }
 int main()
 {
-	// Kui esimest ületäitumise katkestust soovitakse ka 10 ms
+	// To make the first overflow interrupt fire in 10 ms as well,
-	// pärast, tuleb loendur enne käivitamist algväärtustada.
+	// the counter needs to be initialized here.
 	TCNT0 = 178;
-	// Sagedusjaguri teguriks 1024
+	// Prescaler value 1024
-	TCCR0 = 0x05;
+	TCCR0 = 0x07;
-	// Loenduri täitumise katkestuse lubamine
+	// Allow overflow interrupts
 	TIMSK |= (1 << TOIE0);
-	// Globaalne katkestuste lubamine
+	// Allow interrupts globally
 	sei();
-	// Lõputu programmitsükkel
+	// Endless loop
 	while (1) continue;
 }
 </code>
-Näites toodud loendurile omistatava väärtusega siiski täpselt 10 ms järel katkestust ei tekitata, sest vaja oleks loendurile omistada komakohaga väärtus, kuid see pole võimalik. Et täpset katkestuse intervalli saada, tuleb nii sagedusjaguri tegur kui loendurile täitumisel omistatav väärtus valida nii, et taktsagedus jaguks täpselt. Paraku pole see alati võimalik ja eriti just 8-bitise loenduri puhul, sest selle väärtuste skaala on üsna väike. Täpsema ja suurema intervalli tekitamiseks saab kasutada 16-bitist loendurit.
+The counter in this example will not generate the interrupt in exactly 10 ms, though, in order to do that it would require giving the counter a decimal value, and this is not possible. To achieve a precise interval between the interrupts, both the prescaler value and the initial value of the counter have to be chosen so that their division results in an exact number. This is not always possible, especially with 8-bit counters as their value range is quite small. To achieve a more precise or larger interval, a 16-bit counter can be used.
-Kõik muud loendurid täiendavad tüüpilist loendurit. Seega kõigil loenduritel on tüüpilise loenduri tunnusjoon - ületäitumise katkestus.
+</box>
-==== Välise taktika loendur ====
+==== External Clock Counter ====
-Loenduri taktsignaalina saab kasutada ka mikrokontrollerivälist signaali (inglise keeles //external clock source//). Selleks on AVR mikrokontrolleril Tn viik, kus n tähistab loenduri numbrit. Välist taktsignaali ja polaarsust saab valida sagedusjaguri registriga. Välise taktika loenduril on muus osas samasugused omadused kui tüüpilisel loenduril.
+It is also possible to use an external clock source as a counter's clock signal. AVR has a pin called Tn for this purpose, n marking the number of the counter. External clock signal and the polarity can be selected using the prescaler register.
-==== Sündmuste mõõtmine ====
+==== Timing Events ====
-Kuna loendurid võimaldavad mõõta aega, on keerukamatel AVR mikrokontrolleritel võimalus riistvaraliselt mõõta ka aega, mil toimus mingi sündmus. Seda loenduri osa nimetatakse sündmuse püüdjaks (inglise keeles //input capture unit//). AVR-is on valida kahe sündmuse vahel: spetsiaalse sisendviigu või analoogkomparaatori võrdlustulemuse loogilise väärtuse muutus. Kui toimub valitud sündmus, kirjutatakse loenduri väärtus spetsiaalsesse registrisse, kust selle võib soovitud ajal välja lugeda. Kui sündmuse toimumise aeg on pikem kui loenduri ületäitumise aeg, tuleb tarkvaraliselt lugeda ka loenduri ületäitumisi (näiteks ületäitumise katkestusega) ja need lõpptulemusse arvestada.
+Since the counters allow timing operations, more complex AVR microcontrollers have an option to time specific events on a hardware level. This part of the counter is called an input capture unit. There is a choice between two events: the logical change in the value of a special input pin or in the value of the analog comparator result. If the selected event occurs, the counter's value is written to a special register, from where it can be read at any time. If the event is longer than the overflow time of the counter, the program has to count the overflows as well and take them into account when calculating the final result.
-=== Näide ===
+<box 100% round #EEEEEE|Example>
-Vaja on 8 MHz taktsagedusel töötava ATmega128-ga mõõta välise 122 Hz - 100 kHz loogilise nelinurksignaali sagedust 1 Hz täpsusega. Programm on tehtud 16-bitise loendur 1 sündmuste püüdjaga.
+Task: Measure the frequency of an external 122 Hz - 100 kHz logical square signal using an 8 MHz ATmega128. The measurement has to be at 1 Hz precision. The program uses a 16-bit counter with 1 input capture unit.
 <code c>
@@ Line 66: / Line 63: @@
 unsigned long frequency;
-// Sündmuse toimumise katkestus
+// Interrupt for the event
 ISR(TIMER1_CAPT_vect)
 {
-	// Loenduri nullimine esimese asjana
+	// Counter to 0
 	TCNT1 = 0;
-	// Tulemus on ainult siis arvestatav, kui
+	// The result is valid only if the counter
-	// loendur pole vahepeal üle täitunud
+	// has not overflowed yet
 	if (!(TIFR & (1 << TOV1)))
 	{
-		// Sageduse arvutamine perioodi pöördväärtusest.
+		// Calculating the frequency from the period
 		frequency = (unsigned long)8000000 /
 		            (unsigned long)ICR1;
@@ Line 82: / Line 79: @@
 	else
 	{
-		// Sagedus on vähem kui 122 Hz
+		// Frequency is less than 122 Hz
 		frequency = 0;
-		// Loenduri ületäitumise lipukese nullimine
+		// Set the counter's overflow flag to 0
 		TIFR &= ~(1 << TOV1);
 	}
@@ Line 92: / Line 89: @@
 int main()
 {
-	// Tõusva frondi registreerimine, sagedusjaguri tegur 1
+	// Register a rising front, prescaler value 1
 	TCCR1B = (1 << ICES1) | (1 << CS10);
-	// Sündmuse toimumise katkestuse lubamine
+	// Allow event interrupts
 	TIMSK = (1 << TICIE1);
-	// Globaalne katkestuste lubamine
+	// Allow interrupts globally
 	sei();
-	// Lõputu programmitsükkel
+	// Endless loop
 	while (1) continue;
 }
 </code>
-Programmis tekib välise signaali tõusva frondi ajal sündmuse katkestus. Katkestuse jooksul kontrollitakse, ega loenduri ületäitumine pole toimunud - see saab juhtuda kui signaali sagedus on alla 122 Hz (8 MHz / 2<sup>16</sup>) ja sel juhul ei kajasta loenduri väärtus reaalset perioodi. Sagedus arvutatakse 32-bitiste arvudega pöördväärtusena perioodist. Esimese asjana aga nullitakse loendur, sest taimer töötab samal taktil mis protsessor ja iga instruktsiooni täitmine, mis toimub pärast välist sündmust, lühendab mõõdetavat perioodi ning sellest tulenevalt rikub ka mõõtetulemust. Maksimaalsele mõõdetavale sagedusele seab piiri katkestuse programmiosa tööaeg.
+The program fires an interrupt each time a rising front occurs in the external signal. During the interrupt, the counter is checked for overflows - this can happen if the frequency of the signal is below 122 Hz (8 MHz / 2<sup>16</sup>) and in this case the value of the counter doesn't reflect a real period anymore. The frequency is calculated using 32-bit numbers to get the inverse of the period. The first thing is to set the counter to 0, because the timer works on the same clock signal as the processor and each instruction execution occurring after the external event shortens the measured period corrupting the result. The maximum measured frequency is limited by the time spent in the interrupt program.
-Sündmuste püüdmist ning nende aja registreerimist saab teha ka tarkvaraliselt. Saab kasutada väliseid või muid katkestusi ja nende tekkimise ajal lugeda loenduri väärtuse. Kuid riistvaraline sündmuste püüdmine on mõeldud eeskätt siiski programmist sõltumatuks töötamiseks ja suhteliselt lühiajaliste (või tihedate) sündmuste mõõtmiseks.
+</box>
-===== Signaali genereerimine =====
+Catching events and registering the time it took for them to occur can also be resolved at the software level. It is possible to use external or other interrupts and read the value of the counter during these events. The hardware-level event catching is meant to run independently from the main program and time relatively short (or frequent) events.
-Peale signaali pikkuse mõõtmise saab keerukamate loenduritega ka signaali tekitada. Selleks on loenduril väärtuse võrdlemise üksus (inglise keeles //output compare unit//) ja võrdlustulemuse väljastusüksus (inglise keeles //compare match output unit//). Võrdlusüksusesse kuuluvad registrid sama bitilaiusega kui loendur ise ja mille väärtusi võrreldakse loenduri väärtusega selle töö ajal. Hetkel, mil loenduri väärtus saab võrdseks võrdlusüksuse registri väärtusega, saab tekitada katkestuse ja spetsiaalsete väljundviikude oleku muutuse. Väljundviigu oleku muutused tekitavadki signaali.
+===== Signal Generating =====
-Väljastusüksuses on võimalik seadistada väljundviikude käitumist võrdusmomendil. Valida on viigu kõrgeks muutmise, madalaks muutmise ja ümbermuutumise vahel. Nende täpsem toime aga sõltub sellest, millist signaali genereerimise režiimi kasutada. Kui kasutusel on PWM signaali tekitamise režiim (järgmine peatükk), siis viik muutub loenduri täitumisel kas madalaks või kõrgeks, vastupidiselt sellele, mida viik teeb võrdusmomendil.
+More complex counters can generate a signal, in addition to timing the length of one. For this purpose the counter has an output compare unit and a compare match output unit. The output compare unit has registers with the same bit-width as the counter and the values of these registers are compared to the value of the counter while it is running. An interrupt can be generated and special pins' values can be changed each time the counter's value is equal to the value in the compare unit register. At this moment a pin can either be set high, low or inversed. The signal is generated by changes in the value of the output pin.
-Mõnedel signaali genereerimise režiimidel on määratav ka loenduri suurim väärtus - loenduri füüsiline suurus jääb küll samaks, kuid mängus on võrdlusregister, mille väärtust ületades loendur nullitakse. Seda võimalust kasutades saab eespool toodud ülesandeid täpse ajalise katkestuse tekitamise kohta lahendada, kuid mõeldud on see pigem signaali perioodi muutmiseks. Vähe sellest - mõnes režiimis toimib loendur juurde ja maha lugedes.
+In some signal generating modes, the counter's maximum value can be altered. The counter's physical size will remain the same, but a comparison register is used to reset the counter at a specific count. The previous examples could also be solved by using this method, but the function is rather for changing the period of the signal. In addition to this, a counter can be configured to a mode where it works with both incrementing and decrementing.
-Loendurid ja eriti just nende signaali genereerimise režiimid on ühed keerulisemad perifeeriamoodulid AVR-il. Kõigist neist kirjutamine läheks pikaks ja enamasti pole nende juures vaja ka kõike teada. Seetõttu on järgnevalt kirjeldatud vaid üht levinuimat PWM signaali robootikas. Ülejäänut saab juba AVR dokumentatsioonist järgi uurida.
+The counters and the signal generating modes using them are one of the most complex peripheral modules in an AVR. Writing about all of them here is beyond the scope of this text, and typically there is no need to know all aspects in order to use them. The following describes one of the most common PWM signals in robotics. The rest can be read from the AVR documentation.
-==== Pulsilaius-modulatsioon ====
+==== Pulse Width Modulation ====
-Pulsilaius-modulatsioon (inglise keeles //pulse width modulation//, lühend PWM) on signaali tüüp, mille sagedus ja ühtlasi ka perioodid on konstantne (enamasti), kuid mõlema poolperioodi pikkus on muutuv. PWM signaale kasutatakse elektromehaaniliste, optiliste jms. seadmete juhtimiseks. Näiteks mudelismist tuntud servomootorite PWM signaal on 50 Hz sagedusega ja 1 ms kuni 2 ms pikkuse kõrge poolperioodiga.
+Pulse width modulation (PWM) is a type of signal, where the frequency and period (typically) are both constant, but the length of the half-periods changes. PWM signals are used for controlling electromechanical, optical and other devices. For example, the servo motors known from modeling use a PWM signal of 50 Hz and have a high half-period of 1 to 2 ms.
-=== Näide ===
+<box 100% round #EEEEEE|Example>
-Vaja on 8 MHz taktsagedusel töötava ATmega128-ga genereerida kaks kiirusreguleeritavate servomootorite signaali. Viiguga PB5 (OC1A) tuleb genereerida pulsipikkus 1 ms ja viiguga PB6 (OC1B) pulsipikkus 2 ms.
+Task: Using an 8MHz ATmega128, generate two speed regulating servo motor signals. Use pin PB5 (OC1A) to generate a pulse width of 1 ms and pin PB6 (OC1B) to generate pulse width of 2 ms.
 <code c>
@@ Line 133: / Line 130: @@
 int main()
 {
-	// Viigud väljundiks
+	// Set pins as outputs
 	DDRB |= (1 << PIN5) | (1 << PIN6);
-	// Väljundid A ja B võrdusmomendil madalaks,
+	// Set outputs A and B low for comparison,
-	// "Fast PWM" režiim, sagedusjagur 8
+	// "Fast PWM" mode, prescaler value 8
 	TCCR1A = (1 << COM1A1) | (1 << COM1B1) | (1 << WGM11);
 	TCCR1B = (1 << WGM13) | (1 << WGM12) | (1 << CS11);
-	// Suurim loenduri väärtus. Valem:
+	// Maximum value of the counter. Formula:
 	//   TOP = 8 MHz / 8 / 50 Hz
 	ICR1 = 20000;
-	// Esimese mootori poolperiood 1 ms, teisel 2 ms
+	// Half-period of the first motor is 1 ms, and second 2 ms
 	OCR1A = 1000;
 	OCR1B = 2000;
-	// Lõputu programmitsükkel
+	// Endless loop
 	while (1) continue;
 }
 </code>
+</box>

en/avr/timers.1265633819.txt.gz · Last modified: 2020/07/20 09:00 (external edit)