Прерывание по переполнению таймера

Q: Почему millis() в Arduino иногда прибавляет 2 мс за раз?

Потому что переполнение Timer0 на 16 МГц происходит каждые 64 · 256 / 16 = 1024 мкс, а не ровно через 1 мс. Обработчик прибавляет 1 мс и накапливает остаток 24 мкс в дробной части; когда она набегает до целой миллисекунды, к счёту добавляется лишняя единица. Поэтому некоторые значения millis() пропускаются.

Когда счётчик таймера доходит до максимума и начинает заново, аппаратура ставит флаг переполнения. Если разрешено прерывание, процессор тут же вызывает обработчик — и программа узнаёт, что прошёл ещё один полный период таймера. На этом событии держатся системные часы Arduino.

Обновлено 1 ноября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Как работает у AVR
Расширение разрядности
millis() и micros() в Arduino

Прерывание по переполнению таймера (timer overflow interrupt) — прерывание, которое вызывается, когда счётчик таймера переходит через максимальное значение и начинает счёт заново. У AVR признак события — флаг TOVn в регистре TIFRn, разрешение — бит TOIEn в регистре TIMSKn, обработчик — вектор TIMERn_OVF. У таймеров STM32 аналогичное событие называется событием обновления.

Как работает у AVR

В обычном режиме (Normal, WGM02:0 = 0) Timer0 считает вверх до 0xFF и переходит в 0; по даташиту ATmega328P флаг TOV0 ставится в том же такте, когда TCNT0 становится нулём. Microchip описывает флаг как девятый бит счётчика, который только ставится. Прерывание выполняется, если одновременно установлены бит I в SREG, TOIE0 и TOV0; при входе в обработчик флаг сбрасывается аппаратно, вручную его сбрасывают записью единицы.

Момент установки флага зависит от режима: в Fast PWM TOV ставится на каждом TOP, в Phase Correct — на BOTTOM. Период переполнений:

T_\text{OVF} = \frac{N \cdot (\text{TOP} + 1)}{f_\text{clk}}

где N — коэффициент предделителя.

Расширение разрядности

Обработчик, который увеличивает переменную, делает из 8- или 16-битного таймера счётчик любой длины: старшие разряды считает программа, младшие — аппаратура. Microchip прямо упоминает этот приём в описании режима Normal.

millis() и micros() в Arduino

Ядро Arduino запускает Timer0 с делителем 64; переполнение происходит каждые 64 · 256 тактов, на 16 МГц — каждые 1024 мкс. Обработчик ISR(TIMER0_OVF_vect) прибавляет к timer0_millis целую миллисекунду, накапливает дробную часть в timer0_fract (в единицах по 8 мкс) и, когда набегает целая миллисекунда, добавляет ещё одну. micros() складывает число переполнений с текущим значением TCNT0 и учитывает уже выставленный, но ещё не обработанный флаг TOV0. Пошаговый разбор кода с номерами строк — в уроке «millis(), micros() и delay()», а настройка таймеров AVR — на странице «Таймеры AVR».

Частые вопросы

Как включить прерывание по переполнению Timer0 на AVR?

Записать единицу в бит TOIE0 регистра TIMSK0 и разрешить прерывания глобально (sei(), бит I в SREG), а обработчик объявить как ISR(TIMER0_OVF_vect). По даташиту прерывание выполняется, когда одновременно установлены I, TOIE0 и флаг TOV0. Флаг при входе в обработчик сбрасывается сам.

Как сбросить флаг TOV вручную?

Записать в него единицу, а не ноль: TIFR0 = (1 << TOV0). Запись нуля в остальные биты ничего не меняет. Чтение-изменение-запись всего регистра опасна: прочитанные единицы других флагов запишутся обратно и сбросят их. Исключение оговорено в даташите ATmega328P: инструкция SBI у этого кристалла меняет только указанный бит, поэтому для флагов в регистрах с адресами 0x00–0x1F её использовать можно.

Почему millis() в Arduino иногда прибавляет 2 мс за раз?