MIT
Časovač s přerušením
V minulém cvičení jsme se naučili nastavit časovač v mikroprocesoru tak, aby přetekl například jednou za 100ms. Příznakový bit jsme v hlavním programu neustále sledovali. Když pak časovač přetekl a příznakový bit se nastavil do jedničky, náš program na to zareagoval, např. bliknul LEDkou. Tomuto přístupu, kdy hlavní program pořád dokola kontroluje, zda se nastavil nějaký bit se říká polling. Nevýhoda je, že procesor tráví svůj čas jen neustálým kontrolováním příznakového bitu a nedělá nic jiného. Lepší by bylo, kdyby procesor vykonával program a jen v okamžiku, kdy časovač přeteče by se automaticky zastavil, bliknul LEDkou a pak pokračoval v hlavním programu. Takováto funkce v mikroprocesorech skutečně je a říkáme jí “přerušení”.
Přerušení
Přerušení (interrupt) je mechanismus mikroprocesoru, který mu umožňuje okamžitě reagovat na nějakou událost. Například na stisk tlačítka, přijetí dat na sériovém portu, přetečení časovače a mnohá další. Pokud procesor detekuje přerušení (např. přetekl časovač) přeruší se aktuálně prováděný program a procesor přeskočí na funkci obsluhy přerušení. Poté, co tato funkce skončí opět procesor pokračuje tam kde přestal - vykonává dál instrukce hlavního programu.
Obsluha přerušení
Kód, který se vykoná po detekci přerušení se nazývá obsluha přerušení (interrupt routine). Je to speciální funkce, kterou nazveme ISR (Interrupt Service Routine) a v závorce uvedeme vektor přerušení. Například, pokud budeme chtít pomocí časovače v CTC režimu blikat LEDkou, použijeme přerušení Timer/Counter1 Compare Match A a obslužnou funkci nadefinujeme takto:
ISR(TIMER1_COMPA_vect)
{
PORTF ^= 0xff; // Negace LEDek
}
V tabulce níže je pro názornost několik vybraných zdrojů přerušení a názvy jejich vektorů. Seznam všech vektorů přerušení můžete najít v datasheetu mikroprocesoru.
| Interrupt Definition | Vector Name |
|---|---|
| External Interrupt Request 0 | INT0_vect |
| Pin Change Interrupt Request 0 | PCINT0_vect |
| Timer/Counter1 Capture Event | TIMER1_CAPT_vect |
| Timer/Counter1 Compare Match A | TIMER1_COMPA_vect |
| Timer/Counter1 Compare Match B | TIMER1_COMPB_vect |
| Timer/Counter1 Overflow | TIMER1_OVF_vect |
| SPI Serial Transfer Complete | SPI_STC_vect |
| USART Rx Complete | USART_RX_vect |
| USART Data Register Empty | USART_UDRE_vect |
| USART Tx Complete | USART_TX_vect |
| ADC Conversion Complete | ADC_vect |
Povolení přerušení
Kromě definice obslužné funkce pro dané přerušení, musíme ještě povolit konkrétní přerušení (v našem případě přerušení od časovače najdeme v registru TIMSK1) a pak povolit globálně přerušení pomocí funkce sei().
Příklad kódu pro povolení přerušení OCIE1A. Output Compare Interrupt Enable for Timer/Counter1, Channel A. Jedná se o přerušení, které je vyvoláno, když hodnota časovače/counteru 1 (Timer/Counter1) dosáhne hodnoty uložené v Output Compare Register A (OCR1A).
TIMSK1 = 0x02; // Povolení přerušení při shodě čítače s komparačním registrem OCR1A
sei(); // Globální povolení přerušení
Použití dalších časovačů
Doteď jsme používali jen časovač Timer1. Mikrokontroler ATmega 2560, který máme v přípravku, ale obsahuje časovačů mnohem více. Čtyři 16bitové: Timer1, Timer3, Timer4, Timer5 a pak ještě dva 8bitové Timer0 a Timer2. Osmibitové čítače se od šestnáctibitových liší nejen počtem bitů, ale mají i méně funkcí a jejich registry vypadají trochu jinak než u šestnáctibitových časovačů.
Ovšem 16bitové časovače jsou navzájem totožné, liší se jen čísly ve jméně registru. Takže pokud si spočítáme a určíme například pro Timer1 hodnoty registrů TCCR1B a OCR1A, můžeme je úplně stejně použít pro Timer3, Timer4 nebo Timer5, pouze index ve jméně registur se změní. Tedy např pro Timer3 by to byly registry TCCR3B a OCR3A.
Úkoly
1. Vytvořte program, který pomocí fuknce _delay_ms() bliká LED0 a LED1 s frekvencí 2Hz.
2. Rozšiřte program, aby blikal LED2 a LED3 s frekvencí 10Hz. Použijte k tomu časovač s přerušením.
- V registru TTCR1B nastavte předděličku a CTC režim
- Do registru OCR1A nastavte takovou hodnotu, aby přerušení nastávalo s frekvencí 10Hz
- Povolte přerušení od časovače a globální přerušení
- Nadefinujte funkci pro obsluhu přerušení časovače, která bude blikat požadovanými LEDkami.
3. Přidejte ještě druhý 16bitový časovač, který bude LED6 a LED7 blikat s frekvencí 1Hz.
4. Při stisku tlačítka SW7 zvyšte frekvenci blikání LED6 a LED7 na 5Hz.
Pro usnadnění výpočtů hodnot pro časovače můžete použít tabulku s předpočítanými hodnotami:
Další užitečné zdroje informací
Video k přerušením od časovače