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フリーランニング・タイマで周期割り込みを実現するには [電子工作]このエントリーを含むはてなブックマーク#

もし,マイコンのタイマの周期が指定できなかったら,周期割り込みはどうやって実現するのでしょうか.

フリーランニング・タイマ

その昔,M68HC11の標準タイマは,フリーランニング・カウンタとインプット・キャプチャ及びアウトプット・コンペアを組み合わせた構成になっていました. フリーランニング・カウンタとは,リセットまたはプリセット機能のないカウンタのことです. 例えば,8ビットのカウンタの場合には,カウンタの値は0からインクリメントされ,255の次はオーバフローを起こして0に戻ります. リセットやプリセットなどの余計な機能がないので,コスト的に有利です.

一方,マイコンを使う側からすると,これほど融通のきかないものはありません. マイコンを使う場合には,一定時間ごとに処理を行うアプリケーションが多くありますが,フリーランニング型のタイマのオーバフローイベントを使うと,タイマの周期を細かく決めることができません. さて,困ったな.

フリーランニング・タイマで周期的割り込みを実装する

free-running-01.png

そんなフリーランニング・タイマでも,周期的に割り込みをかけることは可能です. タイマのアウトプット・コンペア割り込みを使うのです.

アウトプット・コンペア割り込みとは,フリーランニング・カウンタと,あるレジスタ(OCレジスタとしておきます.)に格納した値とを比較し,それらが一致したら発生する割り込みの事です. この仕掛けは,OCレジスタと一致比較器だけで構成されるので,カウンタを別に用意するよりも簡素に作ることができます.

アウトプット・コンペア割り込み処理では,現在のOCレジスタの値に割り込み周期分のカウント値を足して,OCレジスタに書き戻します. すると,次回の割り込みは,必ず一定時間後に発生します.

アウトプット・コンペアは,タイマ落ちに注意が必要

ところが,アウトプット・コンペアを使った周期的割り込みの場合には,大きな問題点があります. 例えば,割り込み処理に時間がかかってしまい,OCレジスタに値を書き込んだ時には,すでにフリーランニング・カウンタがその値を超えてしまっていた場合,次回の割り込みは,いつ発生するでしょうか. その答えは,「フリーランニング・カウンタが一周してきたあと」です.

図の「タイマ落ちが発生する例」では,A地点直前の割り込み処理に手間取って,A地点を通り過ぎてからA地点のカウンタ値をOCレジスタに書き込んでいます. この場合,次回の割り込みは,フリーランニング・カウンタがぐるっと一周してB地点に達するまで発生しません. この現象を「タイマ落ち」と呼んでいましたが,一般的業界用語なのか,特定業界用語なのか,定かではありません.

タイマの周期を指定できる場合にも「タイマ落ち」が発生する可能性があります. しかし,この場合には,影響は軽微で済みます. 割り込み周期が2倍になる程度です. フリーランニング・カウンタが一周する時間に比べたら,はるかに短い時間になると思われます.

フリーランニング・タイマは,便利

とはいうものの,フリーランニング・タイマは,便利です. OCレジスタの値をソフトウェアから変更するだけで,任意の波形を生成することができます. また,異なる周期の割り込みをカウンタ一つで実現することもできます. その特性を理解して,注意して使えば,ソフトウェアが関与する割合が大きい分,色々な工夫が考えられます.

本日の記事は,あくまで,一般的な話題であって,実在の事件,現象,団体,人物などとは,一切関わりがありません.

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コメント 1

Ponta

>本日の記事は,あくまで,一般的な話題であって,実在の事件,現象,団体,人物などとは,一切関わりがありません.

何か嫌なことがあったのでしょうか?(笑)

フリーランニングカウンタ。最近使ってないな〜・・・。
by Ponta (2010-02-06 14:50) 

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