اردوينو Timer: العب مع التوقيت في مشاريعك

منذ بعض الوقت نشرنا المزيد من المعلومات حول مللي () وظيفة de اردوينوالآن سوف نتعمق أكثر في اردوينو الموقت، لبدء استخدام هذه الميزة للميزة ، افهم كيف تدير هذه اللوحة الوقت مع MCU ، بالإضافة إلى الوظائف الأخرى التي تتجاوز الميلي ().

ما هو مؤقت اردوينو؟

El اردوينو أو مؤقت، هي وظيفة تنفذها الأجهزة (في المتحكم الدقيق ، بمساعدة بلورة الكوارتز التي تولد نبضات الساعة وتضبط "الإيقاع" ، دون الحاجة إلى أجهزة خارجية أو دوائر متكاملة 555) تسمح بالتحكم في الأحداث المؤقتة بفضل الساعات داخلي. على سبيل المثال ، إجراء مهمة ما على فترات زمنية ، وإجراء قياسات زمنية دقيقة ، وما إلى ذلك ، بشكل مستقل عن رمز الرسم التخطيطي.

تخيل أنك تستخدم ملف وظيفة تأخير ()، سيؤدي هذا إلى حظر التنفيذ على Arduino MCU حتى انقضاء الوقت المحدد ثم متابعة البرنامج ، لكن لن يتم حظر المؤقت. سيكون الوقت مناسبًا حيث تستمر MCU في تنفيذ التعليمات الأخرى في وقت واحد. هذه هي الميزة العظيمة.

الموقت مرتبط بـ الانقطاعات من Arduino ، حيث سيتم تنفيذها من خلالهم للقيام ببعض المهام المحددة. بمعنى آخر ، يعد Arduino Timer وظيفة يتم تشغيلها في وقت معين ، حيث تقوم بتنفيذ وظيفة مقاطعة. هذا هو السبب في أنه من المهم أيضًا معرفة هذه الانقطاعات.

مودوس

مؤقت اردوينو له 2 أوضاع تشغيل، القدرة على استخدامه في:

• إشارة PWM: يمكنك التحكم في ملف دبابيس اردوينو (~).
• CTC (مسح المؤقت عند مقارنة المطابقة): يحسب الوقت داخل عداد وعندما يصل إلى القيمة المحددة في سجل العدادات ، يتم تنفيذ المقاطعة.

كم عدد الموقتات لديها؟ أنواع الموقتات

هناك 3 مؤقت على الأطباق Arduino UNO، على الرغم من أنه قد يكون هناك المزيد في اللوحات العلوية الأخرى:

• المؤقت 0: 8 بت ، يمكن العد من 0 إلى 255 (256 قيمة ممكنة). تُستخدم بواسطة دالات مثل delay () و millis () و micros (). لا ينصح بتعديله حتى لا يغير البرامج.
• المؤقت 1: يساوي Timer 0. تستخدمه مكتبة المؤازرة في UNO (Timer 5 for MEGA).
• المؤقت 2: 16 بت ، ويمكن أن تتراوح من 0 إلى 65.525 (65.536 قيمة ممكنة). تستخدم لوظيفة النغمة () ، إذا لم يتم استخدامها ، فيمكن استخدامها بحرية لتطبيقك.
• المؤقت 3 ، 4 ، 5 (فقط على Arduino MEGA): كل ​​16 بت.

كيف يعمل Arduino Timer؟

إلى العمل مع Arduino Timer، من الأهمية بمكان معرفة كيفية عمل كل هذا إلكترونيًا في MCU في لوحة التطوير هذه:

• تردد الساعة: هو عدد الدورات في الثانية التي يمكن تطويرها ، في حالة Arduino تبلغ 16 ميجاهرتز ، أو ما هو نفسه ، تتأرجح إشارة الساعة 16.000.000 مرة في الثانية (الدورات).
• فترة: يمثله حرف T ويقاس بالثواني وهو معكوس الدورات. على سبيل المثال ، T = 1 / C ، والذي سينتج عنه 1/16000000 = 0.0000000625 ، الوقت الذي تستغرقه كل دورة حتى تكتمل. والتردد هو معكوس الدورة ، لذا f = 1 / T.
• دورة: هي كل تكرار للإشارة تحدث لكل وحدة زمنية. على اردوينو سيكون 16 ميغا في الثانية. أو ما هو نفسه ، في هذه الحالة ، عندما تمر 16 مليون دورة ، تكون ثانية واحدة قد مرت. لذلك ، يمكن القول إن دورة واحدة تستغرق 625 نانوثانية.
• حافة الإشارة: إشارات الساعة مربعة ، ويمكن أن ترتفع أو تنخفض الحواف. الحافة هي الخط المستقيم للإشارة عندما تتغير من:
  • من 0 (منخفض) إلى 1 (مرتفع): حافة صاعدة.
  • 1 (مرتفع) إلى 0 (منخفض): حافة هبوط.

تعتبر الحواف مهمة لأن مؤقتات Arduino تقيس الدورات من حواف الإشارة. أ) نعم الكونتادور تتزايد مع كل دورة وعندما تصل إلى قيمة التسجيل ، يتم تنفيذ المقاطعة.

لذلك ، بمجرد أن تعرف هذا ، إذا كان لديك 16 ميجا هرتز على Arduino MCU، ويتم استخدام مؤقت 8 بت ، يمكن القول أن المقاطعات ستحدث كل 16 ميكرو ثانية (256/16000000) أو 4 مللي ثانية لـ 16 بت (65536/16000000). لذلك ، إذا قمت بتعيين سجل عداد 16 بت على الحد الأقصى ، بقيمة 65535 ، فستحدث المقاطعة عند 4 مللي ثانية لتنفيذ أي مهمة.

عندما يصل العداد إلى أقصى قيمة ممكنة ، سيعود إلى 0 مرة أخرى. وهذا يعني حدوث فائض وسيعود إلى الوراء من البداية.

للتحكم في معدل زيادة عداد الوقت ، يمكنك أيضًا استخدامه جهاز قياس الوزن، والتي تأخذ القيم 1 و 8 و 64 و 256 و 1024 وتغير التوقيت على النحو التالي:

سرعة الموقت (هرتز) = تردد ساعة Arduino / Prescaler

إذا كان 1 ، فإن جهاز التحكم المسبق سيزيد إلى 16 ميجا هرتز ، إذا كان 8 إلى 2 ميجا هرتز ، إذا كان 64 إلى 250 كيلو هرتز ، وهكذا. تذكر أنه سيكون هناك عداد مقارنة لحالة عداد المؤقت لمقارنة قيمة العداد والمقياس المسبق حتى يتساوى ثم تنفيذ إجراء ما. وبالتالي، تردد المقاطعة من خلال الصيغة:

سرعة المقاطعة (هرتز) = تردد ساعة Arduino / Prescaler (قيمة تسجيل المقارنة + 1)

لحسن الحظ ، يجب ألا نفعل ذلك تعديل السجلات من Arduino Timers ، حيث سيتم الاعتناء بها من قبل المكتبات التي نستخدمها في الكود. ولكن إذا لم يتم استخدامها ، فيجب تكوينها.

أمثلة في Arduino IDE

من أجل فهم كل هذا بشكل أفضل قليلاً ، أعرض هنا رمزين تخطيطيين لـ Arduino IDE يمكنك من خلالهما تجربة استخدام أجهزة ضبط الوقت. الأول هو الكود الذي سيومض مؤشر LED متصل بـ Arduino pin 8 كل ثانية:

#define ledPin 8
void setup()
{
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  // Configurar Timer1
  TCCR1A = 0;                        //Registro control A a 0, pines OC1A y OC1B deshabilitados
  TCCR1B = 0;                        //Limpia el registrador
  TCCR1B |= (1<<CS10)|(1 << CS12);   //Configura prescaler a 1024: CS12 = 1 y CS10 = 1
  TCNT1 = 0xC2F8;                    //Iniciar timer para desbordamiento a 1 segundo
                                     //65536-(16MHz/1024/1Hz - 1) = 49912 = 0xC2F8 en hexadecimal
  
  TIMSK1 |= (1 << TOIE1);           //Habilitar interrupción para Timer1
}
void loop()
{
}
ISR(TIMER1_OVF_vect)                              //Interrupción del TIMER1 
{
  TCNT1 = 0xC2F7;                                 // Reniciar Timer1
  digitalWrite(ledPin, digitalRead(ledPin) ^ 1); //Invierte el estado del LED
}

قم ببرمجة وميض أو وميض LED ، كما في الحالة السابقة كل ثانية ، ولكن هذه المرة باستخدام CTC ، أي المقارنة:

#define ledPin 8
void setup()
{
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  
  // Configuración Timer1
  TCCR1A = 0;                //Registro de control A a 0
  TCCR1B = 0;                //Limpiar registro
  TCNT1  = 0;                //Inicializar el temporizador
  OCR1A = 0x3D08;            //Carga el valor del registro de comparación: 16MHz/1024/1Hz -1 = 15624 = 0X3D08
  TCCR1B |= (1 << WGM12)|(1<<CS10)|(1 << CS12);   //Modo CTC, prescaler de 1024: CS12 = 1 y CS10 = 1  
  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);  //Habilita interrupción por igualdad de comparación
}
void loop()
{
}
ISR(TIMER1_COMPA_vect)          //Interrupción por igualdad de comparación en TIMER1
{
  digitalWrite(ledPin, digitalRead(ledPin) ^ 1);   //Invierte el estado del LED
}

المزيد عن برمجة Arduino