Falsche Frequenz mit Timer1 auf Atmega328p im CTC-Modus

Versuchen Sie, einen Wert von 15999 für TOP in OCR1 zu verwenden.

Sie müssen die Zeit, die für die Ausführung des ISR benötigt wird, nicht berücksichtigen. Der Timer ist freilaufend. Im CTC-Modus beginnt es bei 0 und zählt bis zum TOP-Wert hoch, löscht dann auf Null zurück und beginnt erneut. Es kann optional jedes Mal, wenn es gelöscht wird, einen Interrupt generieren, aber das ist ein Nebeneffekt - es zählt so ganz alleine mit oder ohne Interrupt.

Der Timer zählt weiter, während Ihr ISR ausgeführt wird. Ihre ISR wird beim nächsten Löschen erneut aufgerufen, unabhängig davon, wie lange die Ausführung dauert, solange die Ausführung vor dem nächsten Löschen und dem nächsten Interrupt abgeschlossen ist.

Daher kann man die Linien auch eliminieren...

LDI    WR1, BYTE1(988)  ; 12 clock cycles are passed
LDI    WR2, BYTE2(988)  ; We want to wait 1000 ms
LDI    WR3, BYTE3(988)

...da sie keine Wirkung haben.

Beachten Sie, dass Ihre LED mit dem obigen Code aufgrund von Jitter nicht genau alle 2 Sekunden umschaltet, da die Vordergrundaufgabe zu zufälligen Zeiten durch die ISR unterbrochen werden kann. Wenn es nach dem Vergleich unterbrochen wird, schaltet die LED bis zum nächsten Durchgang nicht um. Sie werden immer noch eine sehr solide Ausgangsfrequenz von 0,5 Hz haben, es wird nur ein paar Dutzend Zyklen von Jitter bei jedem gegebenen Übergang geben. Wenn Sie möchten, dass der Ausgang genau +/- 1 Zyklus jitterfrei ist, können Sie einen der Ausgangsvergleichsstifte in den Umschaltmodus versetzen und die Hardware die LED für Sie blinken lassen.

Sinn ergeben?

Der endgültige ASM-Code ist sehr schön, aber hier sind ein paar Vorschläge ...

-Ich glaube nicht, dass du den NOPnach dem Timer1comp-Vektor brauchst. Dies NOPlandet tatsächlich im nächsten Vektor. Es schadet hier zwar nicht, ist aber zumindest überflüssig.

-Das CS01Bit in der Zeile LDI WR1, (1<<WGM12)|(1<<CS10) ; Timer in CTC mode, TOP = OCR1Aaktiviert tatsächlich den Timer und beginnt mit dem Zählen. Da Sie die OCR-Register noch nicht zugewiesen haben, werden sie auf ihre Anfangswerte von 0 gesetzt, was bedeutet, dass eine Übereinstimmung sofort erfolgt. Auch dies verursacht keine Probleme im aktuellen Programm, aber sobald Sie anfangen, Funktionalität hinzuzufügen, kann es einige schwer zu findende Fehler machen. Es ist besser, alle Timer-Register einzurichten und es dann als letzten Schritt zu aktivieren, wenn alles bereit und in einem bekannten Zustand ist. Dies würde bedeuten, die obige Zeile zu ändern und dann am Ende des Setups LDI WR1, (1<<WGM12)eine zusätzliche Zeile hinzuzufügen .LDI WR1, (1<<WGM12)|(1<<CS10)

-Ich würde die Ausgangspins beim Start nicht manuell hoch setzen. Lassen Sie sie stattdessen beim ersten Rollover des ms-Timers eingestellt werden. Dies verzögert den Start der Signalerzeugung, stellt aber sicher, dass der erste Impuls die richtige Breite hat. Wie geschrieben, wird der erste Impuls kurz sein, wenn Sie den Timer starten und die Stifte hoch setzen. Wenn Sie wirklich möchten, dass die Signalerzeugung so schnell wie möglich nach dem Zurücksetzen beginnt, können Sie die Pins ganz am Anfang des Programms auf High setzen und dann den TCNT initialisieren, um die verlorene Zeit beim ersten Durchgang zu berücksichtigen.

-Sie können die Linien ersetzen ...

IN     WR1, PORTD      ; Toggle port D
SER    WR2
EOR    WR1, WR2
OUT    PORTD, WR1

...mit dem etwas effizienteren...

SER    WR2 
OUT    PIND, WR1

Aus dem Datenblatt:

14.2.2 Pin umschalten

Das Schreiben einer logischen Eins an PINxn schaltet den Wert von PORTxn um, unabhängig vom Wert von DDRxn.

- Das Löschen der Tx-Register im Haupt-Thread kann zu einer potenziellen Race-Bedingung und verlorenen Ticks führen. Sie kennen den Wert von Tx nicht, wenn Sie ihn bestehen, :Loopda er theoretisch im Hintergrund vom ISR aktualisiert worden sein könnte, seit Sie ihn das letzte Mal angesehen haben. In der Praxis ist dies mit dem aktuellen Code unmöglich, aber wenn Sie anfangen, Dinge hinzuzufügen, würde dies zu schwer zu findenden Fehlern führen. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, dass der Tx zwischen dem Vergleich und dem Löschen von 1.000 auf 1.001 erhöht wird. Sie haben diese Millisekunde jetzt für immer verloren und der nächste Impuls wird 1 ms kurz sein. Im Allgemeinen gilt es aus diesem Grund als schlechte Praxis, einen Wert aus zwei verschiedenen Threads zu aktualisieren.

Eine Möglichkeit, dies zu umgehen, wäre, 1.000 von Tx am Anfang der Schleife zu subtrahieren, anstatt es auf 0 zu löschen. Eine andere Möglichkeit, dies zu umgehen, wäre, die Übereinstimmung mit 1.000 innerhalb der ISR zu überprüfen und stattdessen einfach ein Flag zu setzen, das dann die Hauptschleife ist prüft und löscht (so macht es der Ardunio-Timer-Code).

Aber ich denke, für diesen Code wäre die einfachste und effizienteste Lösung, das Inkrement, den Test, die Aktion und den Rest in die ISR zu verschieben. Während Sie im Allgemeinen so wenig wie möglich in der ISR tun möchten, können wir die ISR durch Verschieben von Dingen immer noch sehr kurz halten. Wie ich sehe, schätzen Sie Carry-Bit-Jonglage, also zähle ich statt von 0 bis 1.000 von -1000 bis 0. Ich denke, dies macht die Grenzüberprüfung innerhalb der ISR etwas effizienter. Ich habe auch die Tx-Register verschoben, um sie zu können LDI. Hier ist dieser letzte modifizierte Code ...

.def     WR1 = R16    ; the working registers
.def     WR2 = R17
.def     WR3 = R18

.def     T1 = r19     ; A 24 bits value used to hold the
.def     T2 = r20     ; number of milliseconds
.def     T3 = r21     ; In T1 is the LSB, and in T3 the MSB

.cseg
.org  $0000
    RJMP    Start

.org OC1Aaddr         ; The address of the Timer1A compare match interrupt
    JMP     Timer1comp

.org INT_VECTORS_SIZE

;---------------;
;   Settings    ;
;---------------;
Start:
    ; Initialize the Stack Pointer
    LDI     WR1, HIGH(RAMEND)
    OUT     SPH, WR1
    LDI     WR1, LOW(RAMEND)
    OUT     SPH, WR1

    LDI     T1, BYTE1(-1000)   ; Init the ms counter to -1000
    LDI     T2, BYTE2(-1000)   ; we start a a negative number and count up becuase it
    LDI     T3, BYTE3(-1000)   ; is more efficient to test if we got to 0

    ; Timer1A setup
    LDI     WR1, (1<<WGM12)   ; Timer in CTC mode, TOP = OCR1A
    STS     TCCR1B, WR1

    LDI     WR1, HIGH(15999)  ; Must wait 16000 clock cycles in order to
    LDI     WR2, LOW(15999)   ; have a frequency of interrupt of 1 kHz.
    STS     OCR1AH, WR1       ; ISR doesn't interrupt timer, so have
    STS     OCR1AL, WR2       ; to set OCR1A to 16000 - 1

    LDI     WR1, 1 << OCIE1A  ; Enable Output Compare A match interrupt
    STS     TIMSK1, WR1

    ; I/O settings
    SER     WR1               ; The LED is plugged on any pin of port D
    OUT     DDRD, WR1

    ; Enable Timer  
    LDS     WR1, TCCR1B
    ORI     WR1, (1<<CS10)  ; clock prescaler=1
    STS     TCCR1B, WR1

    ; Enable interrupts
    SEI

;---------------;
;  Main Loop    ;
;---------------;
Loop:
    RJMP   Loop

;-----------------;
;   Timer1A ISR   ;
;-----------------;
Timer1comp:
    ; Save the current state on the stack
    PUSH    WR1
    IN      WR1, SREG
    PUSH    WR1

    LDI     WR1,1       ; Increment the ms counter LSB by 1

    ADD     T1,WR1      

    LDI     WR1,0       ; Increment the rest by zero so only the carry will propigate

    ADC     T2,WR1
    ADC     T3,WR1

    BRCC    Timer1compEnd   ; If carry is set, then we rolled the ms counter

    ;Reset the ms counter back to -1000

    LDI     T1, BYTE1(-1000)   ; Init the ms counter
    LDI     T2, BYTE2(-1000)        
    LDI     T3, BYTE3(-1000)        

    SER    WR1
    OUT    PIND, WR1         ;; Toggle all PORTD output pins


Timer1compEnd:
    ; Reset the state
    POP     WR1
    OUT     SREG, WR1
    POP     WR1

    RETI

Dieser Code ist funktional gleichwertig, aber etwa 15 % kleiner und eliminiert einige Race-Conditions, die sich in zukünftigen Versionen zu Fehlern hätten entwickeln können. Lassen Sie mich wissen, wenn ich etwas verpasst habe.

Lassen Sie mich noch einmal wiederholen, dass Ihr ursprünglicher Code sehr schön und viel sauberer war als viele kommerzielle Produktionscodes, die ich gesehen habe. Wenn man bedenkt, dass Sie neu in der Asm-Programmierung sind, denke ich, dass Sie mit ein wenig Erfahrung schnell ein Asm-Meister werden werden!

Der Wert von 0,506 Hz, wenn Sie 0,500 Hz erwartet haben, liegt um einen Faktor von 1,2 % daneben.

Sie sollten die Genauigkeit Ihres 1-ms-Interrupts überprüfen, um festzustellen, ob er ebenfalls um 1,2 % ausgeschaltet ist.

Wenn das ausgeschaltet ist, könnte es sein, dass Ihr Versuch, diesen Interrupt genau 1 ms lang zu machen, um ein oder zwei Zählwerte optimiert werden muss.