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Temporizador/Contador 2

O periférico Timer/Counter2 é um temporizador ou contador de uso geral, com módulo de contagem de 8 bits.

Um diagrama simplificado pode ser visto na Figura 1.

Figura 1: Diagrama de blocos simplificado do Timer/Counter 2
DiagramaDeBlocos
Fonte: Adaptado pelo autor de Datasheet

O Timer/counter2 possui alguns registradores para configurar um comportamento de contagem específico, produzindo temporização ou contagem, inclusive podendo implementar saídas com o comportamento de modulação de largura de pulso (PWM - Pulse Width Modulation).

A interface com a contagem ou temporização, se dá por meio de sinais de requisição de interrupção(Interrupt Request) (TOVn, OCnA e OCnB) e clock, ou através de pinos para entrada de pulsos (pino Tn) do contador ou saídas PWM (pinos OCnA e OCnB).

Dentre as várias possibilidades que esta interface possibilita, usaremos apenas a configuração de temporização, tendo na Figura 2 o principal segmento do circuito que implementa esta funcionalidade.

Figura 2: Diagrama de blocos de contagem
DiagramaDeBlocos
Fonte: Datasheet

Os sinais internos apresentados no diagrama são:

  • \(count\): Incrementa ou decrementa o registrador de contagem TCNT2 em 1 unidade;
  • \(direction\): Seleção entre incremento e decremento;
  • \(clear\): Inicializa o registrador de contagem com o valor 0;
  • \(clk_{Tn}\): Sinal de clock utilizado no Timer/Counter2;
  • \(top\): Sinaliza que o registrador de contagem TCNT2 alcançou o seu valor máximo;
  • \(bottom\): Sinaliza que o registrador de contagem TCNT2 alcançou o seu valor mínimo, zero.

Dependendo do modo de operação, o registrador TCNT2 é zerado, incrementado ou decrementado em cada pulso no \(clk_{Tn}\). Este sinal pode ter origem no sinal de fonte de clock do controlador ou de uma fonte externa através de um pino (\(Tn\)).

O modo mais simples de operação é denominado modo normal (normal mode), em que a direção de contagem é sempre incremental e não há um reset forçado do contador, simplesmente o contador ao chegar em seu valor máximo (TOP) e ser incrementado retorna ao valor zero (BOTTON), conforme ilustrado na Figura 3, sendo este evento chamado de overflow, acionando uma sinalização (TOV2).

Figura 3: Diagrama de tempo da contagem (superior sem prescaler, inferior com prescaler de 8)
DiagramaDeBlocos
Fonte: Datasheet

A Figura 4 ilustra o diagrama de blocos do circuito do divisor de frequência, o prescaler, com os possíveis divisores 8, 32, 64, 128 e 256. Sendo ainda possível a utilização de sinal de clock obtido diretamente do cristal que pode estar instalado junto ao microcontrolador. O escopo aqui aborda apenas a funcionalidade em que o clock provém do sinal de clock principal do microcontrolador, identificado como \(clk_{I/O}\).

Figura 4: Prescaler do Timer 2
DiagramaDeBlocos
Fonte: Datasheet

A configuração do comportamento é realizada através dos seguintes registradores:

Figura 5: TCCR2B – Timer/Counter Control Register B
DiagramaDeBlocos
Fonte: Datasheet
Figura 6: TCNT2 – Timer/Counter Register
DiagramaDeBlocos
Fonte: Datasheet
Figura 7: TIMSK2 – Timer/Counter2 Interrupt Mask Register e TIFR2 – Timer/Counter2 Interrupt Flag Register
DiagramaDeBlocos
Fonte: Datasheet

Exemplo de simulação de temporização

Simulacao

Código de teste do Temporizador

main.c
#include "lcd.h"
#include "teclado.h"
#include "timer2.h"

int main(void)
{
    char tecla;
    unsigned long t = 0;

    timer2_init();
    teclado_init();
    lcd_init();

    lcd(0,0," Temporizador:  ");
    lcd(1,0,"   h   min   s  ");
    while( 1 )
    {
        tecla = teclado_scan();

        if( timer2_status() == 0 )
        {
            timer2_set( 1000 );
            t++;
            lcd_num(1, 0,t/(60*60),3);
            lcd_num(1, 5,t/(60),2);
            lcd_num(1,11,t%(60),2);
        }
    }
    return( 0 );
}
timer2.h
#ifndef TIMER2_H
#define TIMER2_H

void timer2_init( void );
void timer2_set( unsigned long t );
unsigned long timer2_status( void );

#endif
timer2.c
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>

#define T2INT_OVERFLOW_EN   0x01
#define T2COUNT_RELOAD      (256-250)
#define T2NO_CLK            0x00
#define T2CLK_DIV_8         0x01
#define T2CLK_DIV_16        0x02
#define T2CLK_DIV_32        0x03
#define T2CLK_DIV_64        0x04
#define T2CLK_DIV_128       0x05
#define T2CLK_DIV_256       0x06
#define T2CLK_DIV_1024      0x07

unsigned long t2_t = 0;

void timer2_init( void )
{
    cli();
    TCCR2B  = T2CLK_DIV_64;
    TCNT2   = T2COUNT_RELOAD;
    TIMSK2  = T2INT_OVERFLOW_EN;
    t2_t = 0;
    sei();
}

ISR(TIMER2_OVF_vect) // 1ms
{
    TCNT2 = T2COUNT_RELOAD;
    if( t2_t )
        --t2_t;
}

void timer2_set( unsigned long t )
{
    t2_t = t;
}

unsigned long timer2_status( void )
{
    return( t2_t );
}