Lec. 17. Timer

29 May 2024 in Microprocessor

Timer

Timer/Counter peripherals

타이머: 실제 시간을 측정하는 디지털 회로 카운터: 입력 펄스의 수를 count하는 디지털 회로 일반적으로 Timer peripherals가 이벤트를 세거나, 시간을 측정한다.

경과된 시간 측정
이벤트 발생 횟수 카운트
고정된 시간에 이벤트 발생
파형 생성
펄스 폭과 주기 측정

Timer circuit hardware

The circuit configurations (example)

어떤 신호를 측정할지
언제 시작하고 언제 끝낼지
rising or falling edge 를 셀지
어느 방향을 카운트 하는지
오버 플로우가 발생했을때 어떠한 일이 일어날지
Reload가 일어났는지, 어떻게 reload를 해줄지.
다른 레지스터에 의해 값이 capture 되는지 안되는지
신호나 인터럽트를 생성할지 안 할지
Timer examples
Periodic timer tick
가장 많이 사용되는 기본적인 타이머: 주기적인 인터럽트 생성
하드웨어에 의해 제어되고, 소프트웨어 딜레이에 의해 영향을 받지 않는다.
- 경과 시간을 측정한다.
- wait이나 multi task operation을 위해서는 busy-waiting time delay loop를 사용해준다. (Delay 만큼 경과 했는지를 while loop 조건으로 계속해서 측정) Watchdog timer (WDT)
control을 벗어난 프로그램을 리셋하는데 사용되는 Hardware peripherals
경과 시간을 계속해서 추적하는 카운터에 사용된다(->무한루프 벗어나기 위해 필요)
프로그램에 의해 주기적으로 신호를 전달 받는 것을 기대한다.
만약 WDT가 기대된 시간에 신호가 받지 않은 경우(주기적이지 않은 신호 입력), 프로세서를 리셋해준다. Time and frequency measurement
고정된 시간동안 얼마나 많은 펄스가 발생하는지 측정
연속되는 rising edge 사이의 시간을 측정
Timer peripherals는 일반적으로 이러한 측정과정을 간소화 해주기 위한 추가적인 지원 소자를 가지고 있다. 정확도를 향상시키고 소프트웨어의 과정과 복잡성을 감소시켜주기 위함 PWM signal generation
PWM (pulse-width modulation): 1비트 이상의 정보를 하나의 디지털 라인으로 전송하기 위한 방법.
- 정보가 논리적인 시간(시간이 듀티비로 정보를 담고 있음)으로 인코딩 된다.
- 노이즈에 훨씬 덜 취약하다.
- -
- 듀티비 D = Ton/T = 0.7(70%)
- 타이머는 PWM 신호의 극성(0->1, 1->0)을 바꾸는데 사용된다.
  SysTick Timer in the Cortex-M0+ core

시스템 동작을 위해서 Periodic tick을 제공한다.

MCU 장치에 관계없이, 모든 Cortex-M 프로세서는 하나의 SysTick 타이머 모듈을 갖는다.
24bit 길이의 카운트다운을 수행하는 카운터(각각의 입력 시간 펄스를 위해)
- 현재 값을 VAL 레지스터 필드로부터 읽어옴
- 시작 값이 24bit LOAD 레지스터 필드로부터 로드됨
- CTRL 레지스터가 타이머의 상태를 Control, indicate 한다.
- ENABLE - 카운터를 사용할지 안할지 결정한다
- TICKINT - 0으로 카운트 다운이 완료됐을 때, SysTick Exception을 요청할지 안할지 정해주는 bit
- CLKSOURCE: 프로세서 clock(1) or 외부 clock(0) 결정
- COUNTFLAG: 가장 마지막으로 타이머가 설정된 이후에 0으로 카운트다운이 완료되면 새로운 설정을 적용해주기 위해 1을 return함(CTRL 레지스터의 읽기 과정이나 쓰기 과정이 일어나면 COUNTFLAG를 0으로 초기화)