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Il contatore TMR0 ed il PRESCALER

Data di pubblicazione: 17-10-2003 | Versione Italiana  | (No English Version)The English version of this article does not exists
Parole chiave: - PIC -

Il registro contatore TMR0

Vediamo ora cosa è e come funziona il registro TMR0.

Il registro TMR0 è un contatore, ovvero un particolare tipo di registro il cui contenuto viene incrementato con cadenza regolare e programmabile direttamente dall'hardware del PIC. In pratica, a differenza di altri registri, il TMR0 non mantiene inalterato il valore che gli viene memorizzato, ma lo incrementa continuamente, se ad esempio scriviamo in esso il valore 10 con le seguenti istruzioni:

movlw    10
movwf    TMR0

dopo un tempo pari a quattro cicli macchina, il contenuto del registro comincia ad essere incrementato a 11, 12, 13 e così via con cadenza costante e del tutto indipendente dall'esecuzione del resto del programma.

Se, ad esempio, dopo aver inserito un valore nel registro TMR0, eseguiamo un loop infinito

movlw	10
movwf	TMR0
loop
	goto loop

il registro TMR0 viene comunque incrementato dall'hardware interno al PIC contemporaneamente all'esecuzione del loop.

Una volta raggiunto il valore 255 il registro TMR0 viene azzerato automaticamente riprendendo quindi il conteggio non dal valore originariamente impostato ma da zero.

La frequenza di conteggio è direttamente proporzionale alla frequenza di clock applicata al chip e può essere modificata programmando opportunamente alcuni bit di configurazione.

Nella figura seguente viene riportata la catena di blocchi interni al PIC che determinano il funzionamento del registro TMR0.

I blocchi Fosc/4 e T0CKI riportati in blu rappresentano le due possibili sorgenti di segnale per il contatore TMR0.

Fosc/4 è un segnale generato internamente al PIC dal circuito di clock ed è pari alla frequenza di clock divisa per quattro.

T0CKI è un segnale generato da un eventuale circuito esterno ed applicato al pin T0CKI corrispondente al pin 3 nel PIC16F84A.

I blocchi T0CS e PSA riportati in verde sono due commutatori di segnale sulla cui uscita viene presentato uno dei due segnali in ingresso in base al valore dei bit T0CS e PSA del registro OPTION.

Il blocco PRESCALER è un divisore programmabile il cui funzionamento verrà spiegato nel prossimo passo.

Vediamo in pratica come è possibile agire su questi blocchi per ottenere differenti modalità di conteggio per il registro TMR0.

Iniziamo programmando i bit T0CS a 0 e PSA a 1. La configurazione di funzionamento che otterremo è rappresentata nella seguente figura:

Le parti in rosso evidenziano il percorso che effettua il segnale prima di arrivare al contatore TMR0.

Come abbiamo già detto in precedenza, la frequenza Fosc/4 è pari ad un quarto della frequenza di clock. Utilizzando un quarzo da 4Mhz avremo una Fosc/4 pari ad 1 MHz. Tale frequenza viene inviata direttamente al registro TMR0 senza subire nessun cambiamento. La cadenza di conteggio che se ne ottiene è quindi pari ad 1 milione di incrementi al secondo del valore presente in TMR0.

Ipotizziamo ora di cambiare lo stato del bit T0CS da 0 a 1 la configurazione che otteniamo è la seguente:

Questa volta sarà il segnale applicato al pin TOCKI del PIC ad essere inviato direttamente al contatore TMR0 determinandone la frequenza di conteggio. Applicando ad esempio a questo pin una frequenza pari ad 100Hz otterremo una frequenza di conteggio pari a cento incrementi al secondo.

La presenza della porta logica XOR (exclusive OR) all'ingresso TOCKI del PIC consente di determinare tramite il bit T0SE del registro OPTION se il contatore TMR0 deve essere incrementato in corrispondenza del fronte di discesa (T0SE=1) o del fronte di salita (T0SE=0) del segnale applicato dall'esterno.

Nella figura seguente viene rappresentata la corrispondenza tra l'andamento del segnale esterno ed il valore assunto dal contatore TMR0 in entrambe i casi:

Il Prescaler

L'ultimo blocco rimasto da analizzare per poter utilizzare completamente il registro TMR0 è il PRESCALER.

Se configuriamo il bit PSA del registro OPTION a 0 inviamo al registro TMR0 il segnale in uscita dal PRESCALER come visibile nella seguente figura:

Il PRESCALER consiste in pratica in un divisore programmabile a 8 bit da utilizzare nel caso la frequenza di conteggio inviata al contatore TMR0 sia troppo elevata per i nostri scopi.

Nell'esempio riportato al passo precedente abbiamo visto che utilizzando un quarzo da 4Mhz otteniamo una frequenza di conteggio pari ad 1Mhz che per molte applicazioni potrebbe risultare troppo elevata.

Con l'uso del PRESCALER possiamo dividere ulteriormente la frequenza Fosc/4 configurando opportunamente i bit PS0, PS1 e PS2 del registro OPTION secondo la seguente tabella.

Proviamo ora ad effettuare un esperimento sul campo per verificare quanto finora appreso.

Nella lezione 2 avevamo realizzato un lampeggiatore a quattro led la cui sequenza di lampeggio era determinata da una subroutine che introduceva un ritardo software, ovvero un ritardo basato sul tempo di esecuzione di un ciclo continuo di istruzioni.

Proviamo ora a riscrivere la stessa subroutine per introdurre un ritardo pari ad un secondo utilizzando il registro TMR0.

Le modifiche sono state riportate nel file SEQTMR0.ASM.

Dobbiamo anzitutto programmare il PRESCALER per ottenere una frequenza di conteggio conveniente inserendo le seguenti istruzioni all'inizio del programma:

movlw    00000100B
movwf    OPTION_REG

In pratica dobbiamo programmare bit T0CS a 0 per selezionare come sorgente del conteggio il clock del PIC, il bit PSA a 0 per assegnare il PRESCALER al registro TRM0 anziché al Watch Dog Timer (di cui tratteremo in seguito) e i bit di configurazione del PRESCALER a 100 per ottenere una frequenza di divisione pari a 1:32.

La frequenza di conteggio che otterremo sul TRM0 sarà pari a:

Fosc = 1Mhz / 32 = 31.250 Hz

La subrountine Delay dovrà utilizzare opportunamento il registro TMR0 per ottenere un ritardo pari ad un secondo. Vediamo come. Le prime istruzioni che vengono eseguite nella Delay sono:

movlw    6
movwf    TMR0
e
movlw    125
movwf    Count

Le prime due memorizzano in TMR0 il valore 6 in modo che il registro TMR0 raggiunga lo zero dopo 250 conteggi (256 - 6 = 250) ottenendo così una frequenza di passaggi per lo zero di TMR0 pari a:

31.250 / 250 = 125 Hz

Le istruzioni seguenti memorizzano in un registro a 8 bit (Count) il valore 125 in modo tale che, decrementando questo registro di uno per ogni passaggio per lo zero di TMR0, si ottenga una frequenza di passaggi per lo zero del registro Count pari a:

125/125 = 1Hz

Le istruzioni inserite nel loop DelayLoop si occupano quindi di controllare se TMR0 ha raggiunto lo zero, quindi di reinizializzarlo a 6 e decrementare il valore contenuto in Count. Quando Count raggiungerà anch'esso lo zero allora sarà trascorso un secondo e la subroutine potrà fare ritorno al programma chiamante.

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Parole chiave: - PIC -

Data di pubblicazione: 17-10-2003Hits: 40210
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