AVR中断详解

本文主要是介绍AVR中断详解，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Tmega16一共配置了2个8位和1个16位，共3个定时计数器，它们是8位的定时计数器T/C0、T/C2和16位的定时计数器T/C1。功能强大，但也非常复杂，不易掌握，欢迎大家讨论：
1、谈谈AVR定时器的学习方法，各定时器的优缺点及最佳使用场合
2、在使用AVR过程中，对AVR定时器的应用，欢迎贴出你的代码
3、你在使用AVR定时器过程中碰到的疑难问题，怎么解决的，或未解决的需要帮忙的

AVR定时器知识要点总结：
1、定时器数量：分别是T/C0、T/C2、T/C1 ；ATmega16一共配置了2个8位和1个16位，共3个定时计数器，它们是8位的定时计数器T/C0、T/C2和16位的定时计数器T/C1。
2、定时器中断源：ATmega16共有8个定时中断，分别是TIMER2 COMP、TIMER2 OVF、TIMER1 CAPT、TIMER1 COMPA、TIMER1 COMPB、TIMER1 OVF、TIMER0 OVF、TIMER0 COMP；从表1中可以得出如下结论：
a：定时器中断优先级低于复位中断、外部中断0、外部中断1，见表1；TC2的中断优先级高于TC1，TC1的中断优先级高于TC0；
b：定时器的中断向量号是从4~10，还有一个20（可以这样来记：复位中断是最高的，其次是外部中断，最后是定时中断，外部中断2是个特例，TC0比较匹配也是个特例）
c：定时器的匹配中断优先级高于其溢出中断（TC0是个特例，溢出中断优先级高于匹配中断），事件捕捉中断优先级高于匹配中断！
d：TC1有4个中断，TC0，TC2各有两个中断；

表1 mega16的中断向量区
向量号 Flash空间地址中断源中断定义说明
1 $000 RESET 外部引脚电平引发的复位、
上电复位、掉电检测复位、
看门狗复位、JTAG AVR复位
2 $002 INT0 外部中断请求0
3 $004 INT1 外部中断请求1
4 $006 TIMER2 COMP 定时计数器2比较匹配
5 $008 TIMER2 OVF 定时计数器2溢出
6 $00A TIMER1 CAPT 定时计数器1事件捕捉
7 $00C TIMER1 COMPA 定时计数器1比较匹配A
8 $00E TIMER1 COMPB 定时计数器1比较匹配B
9 $010 TIMER1 OVF 定时计数器1溢出
10 $012 TIMER0 OVF 定时计数器0溢出
19 $024 INT2 外部中断请求2
20 $026 TIMER0 COMP 定时计数器0比较匹配

3、波形发生模式 T/C0、T/C2有4种波形模式，T/C1有16种波形
a：T/C0、T/C2分别由TCCR0中的两位 WGM0[1:0]（位3、6）、TCCR2中的两位 WGM2[1:0]（位3、6）来控制；
b: T/C1则由TCCR1B中的两位WGM1[3:2]（位4、3）和TCCR1A中的两位WGM1[1:0]（位1、0）
4、比较匹配输出方式：T/C0、T/C2有4比较匹配输出模式，T/C1有16种波形
a：T/C0中的COM0[1:0]（TCCR0位5，4）控制比较匹配输出模式，非PWM模式WGM = [0，2]有4种输出模式，PWM模式WGM = [1，2]有3种输出模式
b：T/C2中的COM2[1:0]（TCCR2位5，4）控制比较匹配输出模式，非PWM模式WGM = [0，2]有4种输出模式，PWM模式WGM = [1，2]有3种输出模式
c：T/C1中的COM1A[1:0]（TCCR1A位7，6）控制通道A比较匹配输出模式， T/C1中的COM1B[1:0]（TCCR1A位5，4）控制通道B比较匹配输出模式，各有四种输出模式
5、各定时器的最佳使用场合（不知道，望各位网友讨论补充）
a：TC0
b：TC1
c：TC2

第二部分：定时器0 T/C0
定时器0有两个中断源TIMER0 OVF（溢出中断）和TIMER0 COMP（比较匹配中断），中断向量号分别为10和20；在三个定时器中，T/C0的中断级别最低。（PS：既然TIMER0 OVF（溢出中断）比TIMER0 COMP（比较匹配中断）优先级要高，那么T/C0主要用在计数方面吧？^-^ ^-^）
1、 T/C0的时钟源 T/C0的计数时钟源可由来自外部引脚T0（PB0）的信号提供，也可来自芯片的内部。时钟源的选择由TCCR0中的3个标志位CS0[2:0]确定，共有8种选择：无时钟；内部时钟有5种分频选择（1，8，64，256，1024）；外部时钟有2种（下降沿和上升沿）。
a：当定时计数器使用系统内部时钟作为计数源时，通常作为定时器和波形发生器使用。
注意：有5种分频选择（1，8，64，256，1024），同T/C1共用一个预定比例分频器，两者分别使用了CS02 CS01 CS00 和 CS12 CS11 CS10 两组控制逻辑来控制最后输出，互不影响；但有一个特定的情况，预分频器复位将会影响所有与其连接的T/C。
b：当定时计数器使用外部时钟作为计数源时，通常作为计数器使用，用于记录外部脉冲的个数。使用时，需注意以下几点：
A、由于引脚上同步与边沿监测电路的存在，引脚T0/T1 上的电平变化需要延时2.5 到3.5 个系统时钟周期才能使计数器进行更新；
B、外部时钟脉冲宽度必须大于一个系统时钟周期；
C、外部时钟源的最高频率不大于 fclk_I/O/2.5；
D、外部时钟源不送入预分频。
2、T/C0比较匹配单元 8位比较器持续对TCNT0和输出比较寄存器OCR0进行比较。一旦TCNT0等于OCR0，比较器就给出匹配信号。在匹配发生的下一个定时器时钟周期输出比较标志OCF0 置位。
注意：A、PWM 模式时，使能双缓冲功能，CPU 访问的是OCR0缓冲寄存器；
B、正常工作模式和CTC模式，禁止双缓冲功能时CPU 访问的则是OCR0 本身；
C、强制输出比较，在非PWM 模式时，可以通过对强制输出比较位FOC0写”1” 的方式来产生比较匹配。强制比较匹配不会置位 OCF0 标志，也不会重载/ 清零定时器，但是OC0 引脚将被更新，好象真的发生了比较匹配一样；
D、写TCNT0 操作将阻止比较匹配， CPU 对TCNT0 寄存器的写操作会在下一个定时器时钟周期阻止比较匹配的发生；
E、OC0 的设置应该在设置数据方向寄存器之前完成；在使用OC0 功能之前首先要通过数据方向寄存器的DDR_OC0 位将此引脚设置为输出；
PS：双缓冲可以将更新OCR0 寄存器与top 或bottom 时刻同步起来，从而防止产生不对称的PWM 脉冲，消除了干扰脉冲。不理解该段描述含意！
3、工作模式工作模式- T/C 和输出比较引脚的行为- 由波形发生模式(WGM01:0) 及比较输出模式(COM01:0) 的控制位决定。比较输出模式对计数序列没有影响，而波形产生模式对计数序列则有影响。COM01:0 控制PWM 输出是否为反极性。非PWM 模式时COM01:0 控制输出是否应该在比较匹配发生时置位、清零，或是电平取反

表2.1 T/C0的工作模式
模式 WGM01 WGM00 COM01 COM00 T/C0工作模式计数上限值 OCR0更新 TOV0置位说明
0 0 0 0 0 普通模式 0xFF 立即 0xFF PB3为通用I/O引脚
0 0 0 0 1 普通模式 0xFF 立即 0xFF 比较匹配时触发OC0
0 0 0 1 0 普通模式 0xFF 立即 0xFF 比较匹配时清零OC0
0 0 0 1 1 普通模式 0xFF 立即 0xFF 比较匹配时置位OC0
1 0 1 0 0 PWM，相位可调 0xFF 0xFF 0x00 PB3为通用I/O引脚
1 0 1 0 1 PWM，相位可调 0xFF 0xFF 0x00 保留
1 0 1 1 0
PWM，相位可调 0xFF 0xFF 0x00 向上计数过程中比较匹配时清零OC0
向下计数过程中比较匹配时置位OC0
1 0 1 1 1
PWM，相位可调 0xFF 0xFF 0x00 向上计数过程中比较匹配时置位OC0
向下计数过程中比较匹配时清零OC0
2 1 0 0 0 CTC模式 OCR0 立即 0xFF PB3为通用I/O引脚
2 1 0 0 1 CTC模式 OCR0 立即 0xFF 比较匹配时触发OC0
2 1 0 1 0 CTC模式 OCR0 立即 0xFF 比较匹配时清零OC0
2 1 0 1 1 CTC模式 OCR0 立即 0xFF 比较匹配时置位OC0
3 1 1 0 0 快速PWM 0xFF 0xFF 0xFF PB3为通用I/O引脚
3 1 1 0 1 快速PWM 0xFF 0xFF 0xFF 保留
3 1 1 1 0 快速PWM 0xFF 0xFF 0xFF 比较匹配时清OC0，计数值为0xFF
时置位OC0
3 1 1 1 1 快速PWM 0xFF 0xFF 0xFF 比较匹配时置OC0，计数值为0xFF
时清零OC0

4、T/C0相关存储器
========================================================================

发一个跑表程序,该程序用的是T/C0溢住中断,四位数码管动态扫秒,每为显示2MS,显示时时间0~99.99秒,经过测试正确

/************************************************************
ICC-AVR application builder : 2008-4-17 16:11:30
Target : M16
Crystal: 4.0000Mhz
文件：timer_00
设计：raosibin
时间：2008-4-17
版本：ver1.0
功能说明：T/C0中断溢出实验，每10MS中断一次，刷新显示数据；
动态扫描显示方式；
硬件说明：PA0~PA3接数玛管的A,B,C,D；PB0~PB6接a,b,c,d,e,f,g;
**************************************************************/
#include <iom16v.h>
#include <macros.h>

const unsigned char seg7_data[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,
0x6f}; //0,1......9 段码
const unsigned char position_data[]={0xf1,0xf2,0xf4,0xf8}; //0,1,2,3, 位选通
unsigned char timer[4]; // 秒计数单元
unsigned char posit;
volatile char counter;
volatile char flag_10ms;
volatile char flag_2ms;

void port_init(void)
{
PORTA = 0x00;
DDRA = 0xFF;
PORTB = 0x00;
DDRB = 0xFF;
PORTC = 0x00; //m103 output only
DDRC = 0x00;
PORTD = 0x00;
DDRD = 0x00;
}

void display(void) // 4位LED数码管动态扫描函数
{
PORTA = 0x00;
PORTB = seg7_data[timer[posit]];
PORTA = position_data[posit];
if (++posit >=4 ) posit = 0;
}

//TIMER0 initialize - prescale:64
// WGM: Normal
// desired value: 2mSec
// actual value: 2.000mSec (0.0%)
void timer0_init(void)
{
TCCR0 = 0x00; //stop
TCNT0 = 0x83; //set count
OCR0 = 0x7D; //set compare
TCCR0 = 0x03; //start timer
}

#pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:10
void timer0_ovf_isr(void)
{
//flag_10ms=1;
TCNT0 = 0x83; //reload counter value
flag_2ms=1;
if (++counter >=5)
{
counter=0;
flag_10ms=1;
}
}

//call this routine to initialize all peripherals
void init_devices(void)
{
//stop errant interrupts until set up
CLI(); //disable all interrupts
port_init();
timer0_init();

MCUCR = 0x00;
GICR = 0x00;
TIMSK = 0x01; //timer interrupt sources
SEI(); //re-enable interrupts
//all peripherals are now initialized
}

void main(void)
{
timer[0]=0;
timer[1]=0;
timer[2]=0;
timer[3]=0;
init_devices();
/*计数数值调整,显示的范围为99.99S*/
while(1)
{
if (flag_10ms==1)
{
flag_10ms=0;
if (++timer[0]>=10)
{
timer[0]=0;
if (++timer[1]>=10)
{
timer[1]=0;
if (++timer[2]>=10)
{
timer[2]=0;
if (++timer[3]>=10)
{
timer[3]=0;
}
}
}
}
}

if (flag_2ms==1)
{
flag_2ms=0;
display();
}
}
}