BASCOM-AVR tryb CTC Timer – konfiguracja, ustawienia, preskaler, ATmega, przykłady

Pytanie

tryb ctc timer w bascom jak to zrobic

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• W BASCOM-AVR ustawiasz tryb CTC (Clear Timer on Compare Match) poprzez:
  1. wybranie timera (Timer0, Timer1, Timer2…),
  2. ustawienie trybu CTC (najprościej: Config Timerx = Ctc … lub ręczna zmiana bitów WGM),
  3. dobranie preskalera,
  4. wpisanie wartości porównania do rejestru ComparexA/OCRxA,
  5. (opcjonalnie) włączenie przerwania Compare Match,
  6. napisanie procedury ISR.
• Kluczowe rejestry: TCCRnA/B, OCRnA, TIMSKn.
• Wzór do obliczenia wartości porównania:
  \[
  OCR = \frac{F{CPU}}{\text{Preskaler}\;\times\;f{interwału}}-1
  \]

Szczegółowa analiza problemu

1. Mechanizm CTC

Timer zlicza od 0 do OCRxA, po czym automatycznie zeruje licznik TCNTx i – jeśli odblokowane – podnosi flagę/wyzwala przerwanie OCFxA. Pozwala to uzyskać interwał czasowy nieograniczony maksymalną wartością licznika, lecz definiowany dowolnie przez użytkownika.

2. Dobór parametrów

Przy zegarze \(F_{CPU}=16\;\text{MHz}\) i żądanym przerwaniu co \(10\;\text{ms}\) (\(f_{interwału}=100\;\text{Hz}\)) testujemy kolejne preskalery, aż \(OCR\) zmieści się w zakresie timera (255 dla 8-bit., 65535 dla 16-bit.). Przykładowo dla Timer1:
Preskaler 64 → \(OCR=\dfrac{16\,000\,000}{64\times100}-1=2499\).

3. Implementacja – trzy warianty

a) Najprostszy (BASCOM makro):

$regfile = "m328pdef.dat"
$crystal = 16000000
Config Timer1 = Ctc , Prescale = 64 , Compare A = Toggle   'auto-zerowanie
Compare1a  = 2499                                           '10 ms
On Compare1a Tick_10ms
Enable Compare1a
Enable Interrupts
Do : Loop
Tick_10ms:
   'kod ISR
Return

b) Ręczna konfiguracja rejestrów (gdy potrzebny nietypowy wariant):

TCCR1A = &B00000000                 'WGM11=0, WGM10=0
TCCR1B = &B00001011                 'WGM12=1 (CTC) + CS11|CS10 = 64
OCR1A  = 2499
TIMSK1.1 = 1                        'OCIE1A
Enable Interrupts

c) 8-bitowy Timer0 – impulsy 1 kHz na wyjściu OC0A:

Config Portd.6 = Output             'OC0A (ATmega328P)
Config Timer0 = Ctc , Prescale = 8 , Compare A = Toggle
Compare0a = 199                     ' (16 MHz/8)/(2*1000) – 1

(W trybie Toggle uzyskujemy 50 % wypełnienia, połowę częstotliwości klatkowania).

4. Typowe pułapki

1. Niewłączone przerwania globalne (Enable Interrupts).
2. Zbyt duży OCR dla timera 8-bit.
3. Błąd kwantyzacji przy niecałkowitym wyniku – zmieniamy preskaler lub akceptujemy błąd.
4. Zapomniane wyzerowanie flagi OCFx przy obsłudze “pollingowej”.

Aktualne informacje i trendy

• Coraz częściej zamiast BASCOM używa się C/C++ (avr-gcc) lub środowiska Arduino – jednak BASCOM nadal bywa wykorzystywany w edukacji i w prostych aplikacjach przemysłowych.
• W nowych AVR-DA/DB (8-bit z rdzeniem AVR-Dx) występują zaawansowane timery TCB/TCB, ale koncepcja CTC pozostaje identyczna.
• Popularność generatorów sygnału wykorzystujących CTC do pomiaru/sterowania LED-ami i driverów WS2812 (pre-scaling 20 µs).

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Preskaler (CS bits) fizycznie dzieli zegar, dlatego nie wpływa na pozostałą część układu.
• Compare A = Toggle / Set / Clear / Disconnect steruje sprzętowym pinem OCnx, dzięki czemu można generować sygnał bez obciążania CPU.
• Alternatywą dla CTC jest tryb Fast/Phase Correct PWM, gdy potrzebna jest regulacja wypełnienia.

Aspekty etyczne i prawne

Brak szczególnych kwestii etycznych; warto pamiętać o zgodności z normami EMC, a w urządzeniach medycznych wymagana jest walidacja dokładności zegara.

Praktyczne wskazówki

• Do weryfikacji częstotliwości użyj oscyloskopu lub logic analyser.
• Przy długich okresach (sekundy, minuty) łącz tryb CTC (kilka-kHz) z programowym licznikiem interwałów.
• Jeśli timer ma pracować równolegle z PWM, wykorzystaj drugi kanał (CompareB) lub osobny licznik.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• BASCOM używa własnej składni; starsze kompilatory mogą nie wspierać wszystkich opcji (Clear Timer = On).
• Wersje demo BASCOM ograniczają rozmiar kodu (4 kB), co bywa barierą w większych projektach.

Sugestie dalszych badań

• Zapoznanie się z TCB/TCB w rodzinach AVR-Dx oraz z licznikiem RTC-CTRLA (32 kHz).
• Analiza błędu czasowego przy wewnętrznym oscylatorze vs. rezonator kwarcowy.
• Integracja CTC z DMA w nowszych układach AVR128DB.

Krótkie podsumowanie

Tryb CTC w BASCOM konfigurujesz, ustawiając odpowiednie bity WGM, preskaler i OCRxA. Pozwala to na precyzyjne interwały czasowe lub generację sygnału na pinie OCx. Korzystaj z makra Config Timer dla prostoty lub ręcznie ustaw rejestry, gdy potrzebujesz pełnej kontroli. Prawidłowo dobrany preskaler i wartość OCR gwarantują dokładność – wzór \(\dfrac{F_{CPU}}{\text{Preskaler}\cdot f}-1\) jest tu kluczowy.