Franzininho DIY – Timer0

Os timers são periféricos muito importantes nos microcontroladores. Podemos usá-los para temporização, contagem de eventos, PWM, medir pulsos externos, etc. O ATtiny85 possui 2 timers, chamados de Timer0 e Timer1. Nesse exemplos vamos focar no uso do Timer0 como temporizador.

Características do Timer0

O Timer0 é um módulo temporizador/contador de 8 bits de uso geral. Isso significa que ele pode contar de 0 a 255. A funcionalidade de temporização pode ser estendida ainda mais usando os periféricos de comparação, que permitem que o temporizador conte eventos, gere sinais PWM e assim por diante. Assim é possível gerar temporizações precisas, ondas e sinais PWM independentes da CPU.

A figura a seguir exibe o diagrama de blocos simplificado do Timer0:

Resumo de recursos do Timer0

• Duas unidades de comparação de saída independentes;
• Registradores de comparação de saída com buffer duplo;
• Limpa cronômetro na comparação de correspondência (recarregamento automático);
• Modulador de largura de pulso com correção de fase (PWM) livre de glitch;
• Período PWM variável;
• Gerador de frequência;
• Três fontes de interrupção independentes (TOV0, OCF0A e OCF0B);

Usando o Timer0 como temporizador

Nesse exemplos vamos usar o Timer0 para gerar um delay de 1s para piscar um LED.

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Recursos necessários

• Placa Franzininho DIY(com Micronucleus)
• LED
• Resistor 470 Ohms
• Jumpers
• Computador com as ferramentas de software instaladas

Passos para configurar o Timer0 como temporizador

Passo 1: Configurar o Timer0 para trabalhar no modo normal. Nesse modo o timer iniciará a contagem em 0 e irá até máximo de 255. Quando atingido o máximo é gerado um flag de sinalização de overflow e o timer volta a contar a partir do zero.

Para configurar o modo de operação normal, devemos configurar o registrador TCCR0A – Timer/Counter Control Register A da seguinte forma:

• COM0A[1:0] e COM0B[1:0] = 0

• WGM0[1:0] = 0 e TCCR0B – WGM02 = 0

Deve-se escrever o seguinte valor em TCCR0A – Timer/Counter Control Register A:

TCCR0A = 0b00000000;

Passo 2: Ajustar o prescaler do clock interno para 1024:

Para ajustar o prescale precisamos configurar os bits CS02,CS01 e CS00 do TCCR0B:

• TCCR0B – CS0[2:0]

Deve-se escrever o seguinte valor em TCCR0B – Timer/Counter Control Register B:

TCCR0B = 0b00000101;

Calculo do delay

Estamos trabalhando com o clock interno do ATtiny85 em 16.5Mhz. Essa é a fonte de clock para o Timer0 em modo de operação normal. Como selecionamos o prescaler para dividir o clock por 1024, temos o incremento do timer0 em:

• tempo por incremento do Timer0 = 1/(16.5M/1024) = 62 us

Assim, o tempo para o Timer0 estourar (overflow) é:

• tempo para o Timer0 estourar = 62us x 256 = 15,89ms

Portanto, para ter um delay de 1 segundo precisamos ter:

• quantidade de overflows do timer0 = 1/15,89ms ≃ 63 vezes

Passos para monitorar o overflow do timer e gerar o delay de 1s

• Passo 0: Colocar TCNT0 em zero.
• Passo 1: Aguardar a contagem do Timer0 verificando quando TOV0 vai para 1.
• Passo 2: Limpar a flag TOV0 escrevendo 1 nela (Isso mesmo escrevendo 1).
• Passo 3: Repetir passos 1 e 2, 63 vezes para atingir 1 segundo.
• Passo 4: Passou um segundo – Inverter LED

Código exemplo

/**
 * 
 * @file main.c
 * @author Fábio Souza
 * @brief Exibe como usar o timer zero para temporização
 * @version 0.1
 * @date 2021-02-13
 * 
 * @copyright Franzininho 
 * This example code is in the Public Domain (or CC0 licensed, at your option.)
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, this
 * software is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OR
 * CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 * 
 */

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h> 

#define F_CPU 16500000L

    
#define setBit(valor,bit) (valor |= (1<<bit))
#define clearBit(valor,bit) (valor &= ~(1<<bit))
#define toogleBit(valor,bit) (valor ^= (1<<bit))
#define testBit(valor,bit)    (valor & (1<<bit))

/**
 * @brief Função main
 * 
 * @return int 
 */
int main(void) 
{
  
  unsigned char tempo = 0;  //contador auxiliar

  setBit(DDRB,PB1);     // Configura Pino PB1 como saída (Pino do LED)

  //configuração do timer0 para overflow a aproximadamente 15,89 ms
  //t = (1/16.5Mhz) x 1024 x 256 = 15,89 ms
  TCCR0A=0x00;                      //Modo Normal
  TCCR0B=0x00;
  TCCR0B |= (1<<CS00)|(1<<CS02);   //prescaler de 1024
  TCNT0=0;                         //inicia timer com 0
  
  /**
   * @brief loop infinito
   * 
   */
  while (1)
  {
    if(testBit(TIFR,TOV0))         //se timer estourou
    {
      setBit(TIFR,TOV0);           //limpa flag
      tempo++;                     //incrementa contador auxiliar
      if(tempo >=63)               //se passaram-se 63 x 15,89 ms = 1 s
      {
        toogleBit(PORTB,PB1);      //inverte LED
        tempo = 0;                 //reinicia contador
      }
    }
  }                                                
  return (0);                           
}

Simulação do exemplo

O exemplo acima pisca o LED em intervalos de 1s. Fizemos a configuração do Timer0 para operar no modo normal e com divisor de 1024. Para gerar o delay de 1s foi necessário obter 63 overflows. Após as 63 contagens de overflow é invertido o valor do PORTB1, que está ligado o LED. A configuração do pino PB1 como saída foi feito colocando o bit1 de DDRB em 1.

Projeto disponível em: https://github.com/Franzininho/exemplos-avr-libc