Timer/Counter - Hochschule Mannheim

Microcomputing (MCP)
06 Timer/Counter
PROF. DR. M. FÖLLER‐NORD
INSTITUT EMBEDDED AND MOBILE COMPUTING

Timer/Counter
• Zeitgeberbasierte Einheiten
◦ Wichtig für Echtzeitanwendungen Basis für viele
Mikrocontroller‐Komponenten
• Grundaufgaben von Zählern und Zeitgebern
(Counter and Timer)
◦ Zählen von Ereignissen
◦ Messen von Zeiten
◦ Wecken
◦ Erzeugung von Impulsfolgen
l
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2

Prinzipieller Aufbau Timer/Counter
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Zählen von Ereignissen
• Bei jeder steigenden Flanke des externen Taktes
wird der Zählerstand um 1 erhöht.
• Bsp: Zählen von Gegenständen, die in einer
Produktionsanlage eine Lichtschranke passieren
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Messen von Zeiten
• Zählen der steigenden Flanken des internen (oder externen) Taktes.
• Multiplikation mit Taktzykluszeit
• Maximaler Fehler: 2 Taktzyklen
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Erzeugen einmaliger Pulse ‐ Wecken
Underflow
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Erzeugen mehrmaliger Impulse
Underflow
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Capture‐ and Compare‐Einheiten
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Timer/Counter
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General Purpose Timer 1 (GPT1)
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Der Core‐Timer
T3
Timer‐Funktion
f CPU
T3IN
T3EUD
2 n :1
T3
Mode
Control
U/D
GPT1 Timer T3
Toggle
T3OTL
Interrupt
Request
T3OUT
Counter‐Funktion
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Eigenschaften des Core‐Timers
T3
• Steuerung über das Register T3CON
• Eingangssignale
◦ Timer 3 Input (T3IN)
◦ Timer 3 External Up/Down Control (T3EUD)
• 16 Bit‐Zähler
• Als Aufwärts‐ oder Abwärtszähler programmierbar
• Umschaltung der Zählrichtung
◦ per Software
◦ über Signal an T3EUD
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Betriebsarten des Timer T3
• Timer
◦ Tk Takt des Timers wird idvom Systemtakt abgeleitet
• Gated Timer
◦ negatives Gate
• Starten des Timers über ein negativen Gate‐Signal
• Stoppen des Timers mit einem positiven Gate‐Signal
◦ positives Gate
• Starten des Timers über ein positives Gate‐Signal
• Stoppen des Timers mit einem negativen Gate‐Signal
• Counter
◦ Taktsignal wird über T3IN angelegt.
◦ Auslösen eines Taktimpulses bei positiver, negativer Flanke
• Incremental Interface
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Aufgabenstellung 1
• Verwendung des Microcontrollers als Alarmgeber:
• Der Microcontroller soll nach einer festgelegten
Zeitspanne ein einziges Mal einen Alarm auslösen
◦ Beispiel: ein Alarm soll 3 Sekunden nach einem Reset
ausglöst werden
◦ Das Alarmsignal wird dadurch erzeugt, das man alle Pins
des Port 2 auf High‐Pegel setzt.
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T3 in Timer Mode
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Das Konfigurationsregister des Timers T3
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Timer Frequenzen und Auflösungen
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Zählrichtung von T3
Kein externes
Umschalten der
Zählrichtung
Umschalten der
Zählrichtung
durch externes
Signal möglich
Bit
T3UDE
Pin
T3EUD
Bit T3UD
XOR
(T3EUD, T3UD)
0 ‐ 0 ‐ Up
0 ‐ 1 ‐ Down
1 0 (o (Low) 0 0 Up
1 1(High) 0 1 Down
1 0 (Low) 1 1 Down
1 1(High) 1 0 Up
Zählrichtung
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Timer T3 als Timer – Einmalauslösung
/* Timer T3 Einmalauslösung nach ca. 3 s */
#include
void main()
{
DP2 = 0xFFFF; // Port P2 als Ausgabe
P2=0;
// Ausgabe löschen
IEN=1;
// alle Interrupts enabled
T3=58593;
// Startwert des Timers
T3CON= 0x287; // 00000 1 0 1 0 000 111
T3IC= 0x44; // 01 0001 00
T3R=1;
// Starte Timer
while(1);
// Programm läuft in Endlosschleife
}
void zahl (void) interrupt 0x23
{
P2=0xFFFF;
//Ausgabe auf highh
IEN=0;
//Interrupts sperren
T3R=0;
//Timer sperren
}
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Aufgabenstellung 2
• An den Mikrocontroller ist ein Taster angeschlossen
• Es soll ausgemessen werden, wie lange dieser Taster
gedrückt wird.
• Man kann davon ausgehen dass der Taster maximal 3
Sekunden gedrückt wird
+5V
10k
C167CR-LM
Ta
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T3 in Gated Timer Mode
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Timer T3 als Gated Timer
/* Bestimme Länge eines Tastendrucks */
#include
void main()
{
T3=0;
// Startwert des Timers
T3CON= 0x57; // 00000 0 0 0 1 010 111
while(1)
{
while (T3IN==1){} // warten, solange HIGH-Pegel
while (T3IN==0){} // warten, solange LOW-Pegel
calc_time();
// Zeit berechnen
print_time(); // Zeit ausgeben
}
}
void calc_time()
{
unsigned long TIME;
TIME=T3*51.2E-6;
T3=0;
}
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Aufgabenstellung 3
• An den Mikrocontroller ist ein Taster angeschlossen
• Es soll mitgezählt werden, wie oft der Taster
gedrückt wird.
+5V
10k
C167CR-LM
Ta
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T3 in Counter‐Mode
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T3 als Counter: Selektion der Flanke
• T3IN an P3.6
• => P3.6 muss als Input konfiguriert sein
• Maximale Zählfrequenz ist f CPU /16.
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Timer T3 als Counter
/* Timer T3 als Counter: Zählt fallende Flanken an P3.6
und gibt T3 an P2 aus */
#include
sbit DP3_6=DP3^6;
void main()
{
DP2 = 0xFFFF; // Port P2 als Ausgabe
DP3_6=0;
// Pin P3^6 als Input
P2=0;
// Ausgabe löschen
T3=0;
// Startwert des Counters
T3CON= 0x24a; // 00000 0 1 0 0 1 001 010
while(1)
// Programm läuft in Endlosschleife
{
P2=T3;
}
}
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Aufgabenstellung 4
• An den Mikrocontroller ist ein Taster angeschlossen
• Es soll ausgemessen werden, wie lange dieser Taster
gedrückt wird.
• Man muss davon ausgehen dass der Taster länger als
3 Sekunden gedrückt werden kann
+5V
10k
C167CR-LM
Ta
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Aufbau von GPT1
Auxiliary-
Timer
Core-
Timer
Auxiliary-
Timer
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Auxiliary‐Timer T2 und T4
• T2 und T4 sind „Hilfszähler“ für T3
• Sie besitzen kein Ausgangssignal TxOUT
• Steuerung über T2CON bzw. T4CON
• Eingangssignale T2IN, T4IN
• External Up/Down Control T2EUD, T4EUD
• Betriebsarten:
◦ Timer
◦ Counter
◦ Gated Timer
◦ Reload Mode
◦ Capture Mode
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Auxiliary‐Timer T2 und T4
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Auxiliary‐Timer T2 und T4
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T2/T4 in Counter Mode
T3OTL
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T2/T4 in Counter Mode
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Timer‐Kaskadierung
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Timer‐Kaskadierung
/* Bestimme Länge eines Tastendrucks */
#include
void main()
{
T3=0;
// Startwert des Timers
T3CON= 0x57; // 000000 0 0 0 1 010 111
T2=0;
T2CON=0x000f; // 000000 0 0 0 0 001 111
T2R=1;
while(1)
{
while (T3IN==1){} // warten, solange HIGH-Pegel
while (T3IN==0){} // warten, solange LOW-Pegel
calc_time();
// Zeit berechnen
print_time(); // Zeit ausgeben
}
}
void calc_time()
{
unsigned long TIME;
TIME=(T3+T2*65536)*51.2e-6;
T3=0;
T2=0;
}
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Aufgabenstellung 5
• Mit dem Mikrocontroller soll ein Rechtecksignal mit
der Frequenz von 50 Hz erzeugt werden
U
T/2
T
t
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Auxiliary‐Timer in Reload Mode
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Reload Mode
• T3 kann aufgrund eines Reload‐Taktimpulses
nachgeladen werden und zwar
◦ mit einem Reload‐Register‐Wert des Timers T2 oder
◦ mit einem Reload‐Register‐Wert des Timers T4
• Reload‐Taktimpuls wird ausgelöst von:
◦ positiver und/oder negativer Flanke von Pin TxIN
◦ positiver/negativer Flanke von T3OTL
• Timer T2 und T4 sind hierbei von einer Taktquelle
abgeschaltet –zählen selber also nicht – sondern
dienen nur als Register zum Nachladen eines
Wertes.
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Timer T3 im Reload‐Modus
/* Timer T3 nachgeladen von T2 */
/* Realisiert einen Frequenzgenarator mit f=50 Hz */
#include
sbit DP3_3=DP3^3;
sbit P3_3=P3^3;
void main()
{
DP3_3=1;
// Pin P3^36 als Output
P3_3=1;
// P3^3 auf high
T2CON=0x27; // 00000 0 0 0 0 0 100 111
T2=25000;
// Nachladewert
T3=0;
// Startwert des Counters
T3CON= 0x2c0; // 00000 0 1 0 1 1 000 000
while(1);
// Programm läuft in Endlosschleife
}
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Aufgabenstellung 6: Übungsaufgabe
• Mit dem Mikrocontroller soll ein PWM‐Signal mit
unten dargestellten Tastverhältnis erzeugt werden.
U
200 s
800 s
T
t
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