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| pt:avr:timers [2015/12/01 17:33] – artica | pt:avr:timers [2020/07/20 09:00] (current) – external edit 127.0.0.1 |
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| ====== Contadores/Temporizadores====== | ====== Contadores/Temporizadores====== |
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| Os contadores, que em certo sentido, também podem ser chamados temporizadores, são uma das mais importantes sub-funções de um microcontrolador. Estes permitem precisamente processos temporais, gerar sinais e contar os eventos. Um contador converte o número de ciclos de entrada para um valor binário usando um array de triggeers. O número máximo de ciclos contados depende do comprimento deste array, e este facto é assinalado pelo comprimento do código binário. Um AVR tem contadores de 8 e 16 bits. Se um temporizador atingiu o seu valor máximo (255 em 8-bits ou 65.535 em 16 bits), o ciclo seguinte irá gerar um overflow e o contador dá a volta para 0. O sinal de relógio de um contador pode vir do sinal do relógio do microcontrolador, e nesse caso é possível diminuir o seu valor usando um divisor. Alguns AVRs tem um gerador de sinal de relógio interno independente, que pode ser modificado para funcionar mais rapidamente utilizando um multiplicador de frequência. Os contadores também podem ser diferentes segundo os casos de aplicação e modos de trabalho. | Os contadores, que em certo sentido, também podem ser chamados temporizadores, são uma das mais importantes sub-funções de um microcontrolador. Estes permitem precisamente processos temporais, gerar sinais e contar os eventos. Um contador converte o número de ciclos de entrada para um valor binário usando um array de triggers. O número máximo de ciclos contados depende do comprimento deste array, e este facto é assinalado pelo comprimento do código binário. Um AVR tem contadores de 8 e 16 bits. Se um temporizador atingiu o seu valor máximo (255 em 8-bits ou 65.535 em 16 bits), o ciclo seguinte irá gerar um overflow e o contador dá a volta para 0. O sinal de relógio de um contador pode vir do sinal do relógio do microcontrolador, e nesse caso é possível diminuir o seu valor usando um divisor. Alguns AVRs tem um gerador de sinal de relógio interno independente, que pode ser modificado para funcionar mais rapidamente utilizando um multiplicador de frequência. Os contadores também podem ser diferentes segundo os casos de aplicação e modos de trabalho. |
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| ===== Modo padrão de um Contador ===== | ===== Modo padrão de um Contador ===== |
| É também possível a utilização de uma fonte de relógio externo como sinal de contador de relógio. Um AVR tem um pino chamado Tn para esta finalidade, sendo n o número associado ao contador. O sinal de relógio externo e a polaridade podem ser selecionados usando o registro prescaler. | É também possível a utilização de uma fonte de relógio externo como sinal de contador de relógio. Um AVR tem um pino chamado Tn para esta finalidade, sendo n o número associado ao contador. O sinal de relógio externo e a polaridade podem ser selecionados usando o registro prescaler. |
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| ==== Timing Events ==== | ==== Eventos Temporizados ==== |
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| 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. | Uma vez que os contadores permitem operações de temporização, os microcontroladores AVR mais complexos têm uma opção para eventos específicos de tempo ao nível do hardware. Esta parte do contador é designada por unidade de captura de entrada. Há uma escolha entre dois eventos: a mudança de valor num pino especial de entrada ou no valor do resultado do camparador analógico. Se ocorrer o evento selecionado, o valor do contador é gravado num registo especial, de onde pode ser lido a qualquer momento. Se o evento demorar mais do que o tempo de overflow do contador, o programa tem para contar os overflows e levá-los em consideração no cálculo do resultado final. |
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| <box 100% round #EEEEEE|Example> | <box 100% round #EEEEEE|Exemplo> |
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| 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. | 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. |
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| 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. | O programa dispara uma interrupção de cada vez que uma frente ascendente ocorre no sinal externo. Durante a interrupção, o overflow do contador é verificado - isto pode acontecer se a frequência do sinal estiver abaixo de 122 Hz (8 MHz / 2<sup>16</sup>) e, neste caso, o valor do contador não reflecte um período real. A frequência é calculada usando números de 32 bits para obter o inverso do período. A primeira coisa é definir o contador para 0, pois o temporizador funciona no mesmo sinal de relógio que o processador e cada execução da instrução que ocorra após o evento externo encurta o período medido corrompendo o resultado. A frequência máxima medida é limitada pelo tempo gasto no programa de interrupção. |
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| </box> | </box> |
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| 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. | Apanhar eventos e registar o tempo que levou para que eles ocorram também pode ser resolvido no nível do software. É possível utilizar interrupções externas ou outras e ler o valor do contador durante estes eventos. O apanhar de eventos ao nível de hardware deverá ser executado de forma independente do programa principal e em eventos de tempo relativamente curtos (ou frequentes). |
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| ===== Signal Generating ===== | ===== Geração de Sinal ===== |
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| 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. | Os contadores mais complexos podem gerar um sinal, além de cronometrarem a duração dos mesmos. Para este efeito, o contador tem uma unidade de comparação à saída e uma unidade de comparação de correspondência. A unidade de saída de comparação tem registros com a mesma largura de bits que o contador e os valores desses registos são comparados com o valor do contador enquanto ele estiver em execução. Uma interrupção pode ser gerada e os valores dos pinos especiais podem ser alterados de cada vez que o valor do contador for igual ao valor no registo na unidade de comparação. Neste momento, um pino pode ser definido como alto, baixo ou invertido. O sinal é gerado por mudanças no valor do pino de saída. |
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| 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. | Em alguns modos de geração de sinal, o valor máximo do contador pode ser alterado. O tamanho físico do contador permanecerá o mesmo, mas um registo de comparação é usado para repor o contador numa contagem específica. Os exemplos anteriores também podem ser resolvidos usando este método, mas a função serve principalmente para mudar o período do sinal. Além disso, um contador pode ser configurado de modo a funcionar com incrementação ou decrementação. |
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| 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. | Os contadores e os modos de geração de sinal que os usam são um dos módulos periféricos mais complexos num AVR. Escrever sobre todos eles aqui vai além do âmbito deste texto, e, normalmente, não há também necessidade de saber todos os aspectos, com vista a usá-los. O que se segue descreve um dos sinais PWM mais comuns em robótica. O resto pode ser lido a partir da documentação do AVR. |
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| ==== Pulse Width Modulation ==== | ==== Pulse Width Modulation ==== |
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| 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. | A modulação de largura de impulso (PWM) é um tipo de sinal, em que a frequência e período são (tipicamente) ambos constantes, mas o comprimento do meio período varia. Os sinais PWM são usados para controlar dispositivos electro-mecânicos, ópticos e outras. Por exemplo, os servomotores usados em modelação usam um sinal PWM de 50 Hz e têm um elevada meio-período de 1 a 2 ms. |
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| <box 100% round #EEEEEE|Example> | <box 100% round #EEEEEE|Exemplo> |
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| 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. | 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. |
