Таймеры-счётчики 1, 3, 4 и 5 (16 бит) ATmega2560: регистры и биты

Таймеры-счётчики 1, 3, 4 и 5 (16 бит) ATmega2560 устроены одинаково, поэтому их регистры ниже названы с n вместо номера, а адреса даны для каждого. 16-битный таймер-счётчик n: считает такты через предделитель или импульсы на входе Tn; каналы сравнения OCRnA, OCRnB и OCRnC управляют выводами OCnA, OCnB и OCnC (ШИМ, генерация частоты); момент события на входе ICPn запоминается в ICRn. Режим задают биты WGMn3:0 в TCCRnA и TCCRnB, тактирование — CSn2:0.

Данные: описание ATmega2560 из пакета Microchip ATmega_DFP 3.6.299 (Apache-2.0), сверено со сводкой регистров даташита 2549Q.

Содержание

Регистры блока
Режимы WGM
Конструктор
TIFRn
TIMSKn
TCCRnA
TCCRnB
TCCRnC
TCNTn
ICRn
OCRnA
OCRnB
OCRnC

Регистры блока

Регистр	Адрес	Назначение	После сброса
TIFRn	1: 0x36 (I/O 0x16), 3: 0x38 (I/O 0x18), 4: 0x39 (I/O 0x19), 5: 0x3A (I/O 0x1A)	Флаги прерываний таймера n	0x00
TIMSKn	1: 0x6F, 3: 0x71, 4: 0x72, 5: 0x73	Маска прерываний таймера n	0x00
TCCRnA	1: 0x80, 3: 0x90, 4: 0xA0, 5: 0x120	Управление таймером n, регистр A	0x00
TCCRnB	1: 0x81, 3: 0x91, 4: 0xA1, 5: 0x121	Управление таймером n, регистр B	0x00
TCCRnC	1: 0x82, 3: 0x92, 4: 0xA2, 5: 0x122	Управление таймером n, регистр C	0x00
TCNTn	1: 0x84, 3: 0x94, 4: 0xA4, 5: 0x124	Счётный регистр таймера n	0x0000
ICRn	1: 0x86, 3: 0x96, 4: 0xA6, 5: 0x126	Регистр захвата таймера n	0x0000
OCRnA	1: 0x88, 3: 0x98, 4: 0xA8, 5: 0x128	Регистр сравнения A таймера n	0x0000
OCRnB	1: 0x8A, 3: 0x9A, 4: 0xAA, 5: 0x12A	Регистр сравнения B таймера n	0x0000
OCRnC	1: 0x8C, 3: 0x9C, 4: 0xAC, 5: 0x12C	Регистр сравнения C таймера n	0x0000

Режимы работы (WGM)

Режим таймера задают биты WGMn3:0 — два в TCCRnA и два в TCCRnB. TOP — значение, на котором счёт поворачивает или сбрасывается; регистры сравнения OCRnx в режимах ШИМ принимают новое значение не сразу, а в момент из третьего столбца. Таблица 17-2 даташита 2549Q.

Режим	WGMn3:0	Работа таймера	TOP	OCRnx обновляется	Флаг TOVn
0	0000	Обычный счёт (Normal)	0xFFFF	сразу	MAX
1	0001	ШИМ с коррекцией фазы (Phase Correct), 8 бит	0x00FF	TOP	BOTTOM
2	0010	ШИМ с коррекцией фазы (Phase Correct), 9 бит	0x01FF	TOP	BOTTOM
3	0011	ШИМ с коррекцией фазы (Phase Correct), 10 бит	0x03FF	TOP	BOTTOM
4	0100	Сброс при совпадении (CTC)	OCRnA	сразу	MAX
5	0101	Быстрый ШИМ (Fast PWM), 8 бит	0x00FF	BOTTOM	TOP
6	0110	Быстрый ШИМ (Fast PWM), 9 бит	0x01FF	BOTTOM	TOP
7	0111	Быстрый ШИМ (Fast PWM), 10 бит	0x03FF	BOTTOM	TOP
8	1000	ШИМ с коррекцией фазы и частоты	ICRn	BOTTOM	BOTTOM
9	1001	ШИМ с коррекцией фазы и частоты	OCRnA	BOTTOM	BOTTOM
10	1010	ШИМ с коррекцией фазы (Phase Correct)	ICRn	TOP	BOTTOM
11	1011	ШИМ с коррекцией фазы (Phase Correct)	OCRnA	TOP	BOTTOM
12	1100	Сброс при совпадении (CTC)	ICRn	сразу	MAX
13	1101	зарезервирован	—	—	—
14	1110	Быстрый ШИМ (Fast PWM)	ICRn	BOTTOM	TOP
15	1111	Быстрый ШИМ (Fast PWM)	OCRnA	BOTTOM	TOP

Конструктор значения

Выберите регистр и включите нужные биты — конструктор покажет значение и строку кода на C и ассемблере. Начальное значение — после сброса.

Исходные данные

Регистр

COM1A1:0 — Режим вывода OC1A

COM1B1:0 — Режим вывода OC1B

COM1C1:0 — Режим вывода OC1C

WGM11:0 — Режим работы таймера 1 (WGM)

Результат

Значение: 0x00
Двоичное, биты 7…0: 0000 0000

C (avr-gcc, avr/io.h)

TCCR1A = 0;

Ассемблер Microchip (m2560def.inc)

ldi r16, 0x00
sts TCCR1A, r16

TIFRn — флаги прерываний таймера n

Адреса 0x36 (I/O 0x16) — TIFR1, 0x38 (I/O 0x18) — TIFR3, 0x39 (I/O 0x19) — TIFR4, 0x3A (I/O 0x1A) — TIFR5, 8 бит, после сброса 0x00.

Бит	7	6	5	4	3	2	1	0
Имя	—	—	ICFn	—	OCFnC	OCFnB	OCFnA	TOVn
Доступ	R	R	R/W	R	R/W	R/W	R/W	R/W
После сброса	0	0	0	0	0	0	0	0

ICFn (бит 5) — Флаг захвата таймера n. Ставится аппаратно, сбрасывается при входе в обработчик прерывания или записью единицы в этот бит.
OCFnC (бит 3) — Флаг совпадения с OCRnC. Ставится аппаратно, сбрасывается при входе в обработчик прерывания или записью единицы в этот бит.
OCFnB (бит 2) — Флаг совпадения с OCRnB. Ставится аппаратно, сбрасывается при входе в обработчик прерывания или записью единицы в этот бит.
OCFnA (бит 1) — Флаг совпадения с OCRnA. Ставится аппаратно, сбрасывается при входе в обработчик прерывания или записью единицы в этот бит.
TOVn (бит 0) — Флаг переполнения таймера n. Ставится аппаратно, сбрасывается при входе в обработчик прерывания или записью единицы в этот бит.

TIMSKn — маска прерываний таймера n

Адреса 0x6F — TIMSK1, 0x71 — TIMSK3, 0x72 — TIMSK4, 0x73 — TIMSK5, 8 бит, после сброса 0x00.

Бит	7	6	5	4	3	2	1	0
Имя	—	—	ICIEn	—	OCIEnC	OCIEnB	OCIEnA	TOIEn
Доступ	R	R	R/W	R	R/W	R/W	R/W	R/W
После сброса	0	0	0	0	0	0	0	0

ICIEn (бит 5) — Прерывание по захвату таймера n.
OCIEnC (бит 3) — Прерывание по совпадению с OCRnC.
OCIEnB (бит 2) — Прерывание по совпадению с OCRnB.
OCIEnA (бит 1) — Прерывание по совпадению с OCRnA.
TOIEn (бит 0) — Прерывание по переполнению таймера n.

TCCRnA — управление таймером n, регистр A

Адреса 0x80 — TCCR1A, 0x90 — TCCR3A, 0xA0 — TCCR4A, 0x120 — TCCR5A, 8 бит, после сброса 0x00.

Бит	7	6	5	4	3	2	1	0
Имя	COMnA1	COMnA0	COMnB1	COMnB0	COMnC1	COMnC0	WGMn1	WGMn0
Доступ	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W
После сброса	0	0	0	0	0	0	0	0

COMnA1:0 (биты 7:6) — Режим вывода OCnA. Что делается с выводом при совпадении, зависит от режима таймера: в режимах ШИМ те же значения битов означают другое, у каждого режима в даташите своя таблица.
COMnB1:0 (биты 5:4) — Режим вывода OCnB. Что делается с выводом при совпадении, зависит от режима таймера: в режимах ШИМ те же значения битов означают другое, у каждого режима в даташите своя таблица.
COMnC1:0 (биты 3:2) — Режим вывода OCnC. Что делается с выводом при совпадении, зависит от режима таймера: в режимах ШИМ те же значения битов означают другое, у каждого режима в даташите своя таблица.
WGMn1:0 (биты 1:0) — Режим работы таймера n (WGM).

TCCRnB — управление таймером n, регистр B

Адреса 0x81 — TCCR1B, 0x91 — TCCR3B, 0xA1 — TCCR4B, 0x121 — TCCR5B, 8 бит, после сброса 0x00.

Бит	7	6	5	4	3	2	1	0
Имя	ICNCn	ICESn	—	WGMn3	WGMn2	CSn2	CSn1	CSn0
Доступ	R/W	R/W	R	R/W	R/W	R/W	R/W	R/W
После сброса	0	0	0	0	0	0	0	0

ICNCn (бит 7) — Подавление помех на входе захвата ICPn.
ICESn (бит 6) — Фронт захвата на входе ICPn.
WGMn3:2 (биты 4:3) — Режим работы таймера n (WGM).

CSn2:0 (биты 2:0) — Тактирование таймера n: источник и предделитель.

CSn2:0	Значение
000	Таймер остановлен
001	clk без деления
010	clk/8
011	clk/64
100	clk/256
101	clk/1024
110	Внешний сигнал на входе Tn, спад
111	Внешний сигнал на входе Tn, фронт

TCCRnC — управление таймером n, регистр C

Адреса 0x82 — TCCR1C, 0x92 — TCCR3C, 0xA2 — TCCR4C, 0x122 — TCCR5C, 8 бит, после сброса 0x00.

Бит	7	6	5	4	3	2	1	0
Имя	FOCnA	FOCnB	FOCnC	—	—	—	—	—
Доступ	W	W	W	R	R	R	R	R
После сброса	0	0	0	0	0	0	0	0

FOCnA (бит 7) — Принудительное совпадение для OCnA.
FOCnB (бит 6) — Принудительное совпадение для OCnB.
FOCnC (бит 5) — Принудительное совпадение для OCnC.

TCNTn — счётный регистр таймера n

Адреса 0x84 — TCNT1, 0x94 — TCNT3, 0xA4 — TCNT4, 0x124 — TCNT5, 16 бит: старший байт TCNTnH по адресу 0x85, младший TCNTnL по 0x84, после сброса 0x0000. В C регистр читается и пишется целиком. На ассемблере старший байт пишут первым, а читают первым младший: 16-битный обмен идёт через общий временный регистр таймера.

ICRn — регистр захвата таймера n

Адреса 0x86 — ICR1, 0x96 — ICR3, 0xA6 — ICR4, 0x126 — ICR5, 16 бит: старший байт ICRnH по адресу 0x87, младший ICRnL по 0x86, после сброса 0x0000. В C регистр читается и пишется целиком. На ассемблере старший байт пишут первым, а читают первым младший: 16-битный обмен идёт через общий временный регистр таймера.

OCRnA — регистр сравнения A таймера n

Адреса 0x88 — OCR1A, 0x98 — OCR3A, 0xA8 — OCR4A, 0x128 — OCR5A, 16 бит: старший байт OCRnAH по адресу 0x89, младший OCRnAL по 0x88, после сброса 0x0000. В C регистр читается и пишется целиком. На ассемблере старший байт пишут первым, а читают первым младший: 16-битный обмен идёт через общий временный регистр таймера.

OCRnB — регистр сравнения B таймера n

Адреса 0x8A — OCR1B, 0x9A — OCR3B, 0xAA — OCR4B, 0x12A — OCR5B, 16 бит: старший байт OCRnBH по адресу 0x8B, младший OCRnBL по 0x8A, после сброса 0x0000. В C регистр читается и пишется целиком. На ассемблере старший байт пишут первым, а читают первым младший: 16-битный обмен идёт через общий временный регистр таймера.

OCRnC — регистр сравнения C таймера n

Адреса 0x8C — OCR1C, 0x9C — OCR3C, 0xAC — OCR4C, 0x12C — OCR5C, 16 бит: старший байт OCRnCH по адресу 0x8D, младший OCRnCL по 0x8C, после сброса 0x0000. В C регистр читается и пишется целиком. На ассемблере старший байт пишут первым, а читают первым младший: 16-битный обмен идёт через общий временный регистр таймера.

Частые вопросы

Какими командами ассемблера обращаться к регистрам TC1/3/4/5 ATmega2560?

Командами IN и OUT доступны TIFRn (0x16, 0x18, 0x19, 0x1A); из них TIFRn — ещё и командами SBI, CBI, SBIS и SBIC для отдельных битов. TIMSKn, TCCRnA, TCCRnB, TCCRnC, TCNTn, ICRn, OCRnA, OCRnB и OCRnC лежат за пределами области ввода-вывода, их читают и пишут командами LDS и STS (или LD и ST) по адресу в пространстве данных. В программе на C разницы нет: компилятор сам выбирает команду по адресу из avr/io.h.

Какие значения у регистров TC1/3/4/5 после сброса?

Все регистры блока, для которых даташит 2549Q приводит значение после сброса (TIFRn, TIMSKn, TCCRnA, TCCRnB, TCCRnC, TCNTn, ICRn, OCRnA, OCRnB и OCRnC), после сброса равны нулю.

Как установить биты TCCR1A на C?

Имена регистров и битов определены в avr/io.h, бит задаётся сдвигом единицы на его номер: TCCR1A = (1 << COM1A1) | (1 << COM1B1); записывает новое значение целиком, а TCCR1A |= (1 << COM1A1); меняет только этот бит. Готовую строку для любого набора битов даёт конструктор на этой странице.

Источники

Microchip. Atmel. ATmega640/V-1280/V-1281/V-2560/V-2561/V datasheet (2549Q) — сводка регистров, диаграммы битов и значения после сброса
Microchip ATmega_DFP 3.6.299, описание ATmega2560 (ATDF) — регистры, битовые поля и их значения, лицензия Apache-2.0

Нашли ошибку в регистрах?