IS4 ディジタルシステムA （周辺回路を使いこなす：タイマ補足） 使用教室：11号棟2F（11-202）コンピュータ演習室 担当教員：熊谷（和），力武 IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT １．周辺回路と制御レジスタ ◆レジスタの分類 2 ◆レジスタの分類 • CPU 1. 専用レジスタ アキュムレータ，データレジスタ，アドレスレジスタ など 2. 汎用レジスタ 特定の用途に固定されておらず，命令により各種機能を果たす レジスタ 3. 特殊レジスタ ページレジスタ，セグメントレジスタ など • 周辺回路 1. 制御レジスタ 内蔵された周辺回路の機能を制御するためのレジスタ 周辺回路は，ほぼディジタル回路で構成 ⇒ 制御手段：レジスタ IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT ２．周辺回路の基本 ◆I/Oポートの場合（1） 3 ◆I/Oポートの場合（ATmega64） • I/Oポートに求められる機能 入力，出力，方向制御，プルアップ制御 バスと信号ピンの間に回路を設けて要求機能を実現 上図は1ビット分のみ ⇒ 8ビット分まとめて一緒のレジスタで制御 IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT ◆I/Oポートの場合（2） 4 • データバスと信号ピンの間の回路の機能 1. 入力 ：PINxn （x：ポート名，n：ピン番号） 信号ピンの値の保持（D-FF） データバスとの間のバッファ 2. 出力 ：PORTxn データバスからの値の保持（D-FF） 信号ピンへ出力するためのバッファ 3. 方向制御 ：DDRxn 入力／出力の各経路の切り替え（接続／遮断） 4. プルアップ制御 ：PORTxnとDDRxnの組み合わせで制御 プルアップ抵抗の接続／遮断を制御 データバス（CPU）からは，I/Oポートはレジスタ群に見える ⇒そのレジスタ群が制御レジスタ（I/O制御レジスタ） IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT ３．タイマを使いこなす ◆タイマの機能 5 ◆タイマの機能 • タイマに求められる機能 i. 初期に設定した時間の計測 • 設定時間経過を知る手段 • 計測回数：1回／繰り返し ii. 設定計測時間の任意タイミングでの変更 • 要求機能の実現方法 i. カウンタ • オーバーフローフラグ • 基本を繰り返しに ⇒ プログラム側で使用回数決定 ii. 任意に設定可能な数値との比較機能，比較一致フラグ • 拡張機能 PWM出力 IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT ◆タイマの回路構成（ATmega64） 6 • 計測カウンタ：TCNTn，オーバーフローフラグ：TOVn • 比較機能：OCRnと比較，比較一致フラグ：OCFn IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT ◆標準動作 [以下，16枚目まで再録] 7 • 最も単純な動作 • 計数方向は常に上昇（+）で，カウンタクリアは実行されない IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT ◆比較一致タイマ/カウンタクリア（CTC）動作 8 • 比較出力OC0の出力を広範囲に設定可能 IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT ◆高速PWM動作 9 • 単一傾斜動作 IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT ◆位相基準PWM動作 10 • 両傾斜(三角波)動作 IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT ◆関係レジスタ 11 • タイマ/カウンタ制御レジスタ（TCCRn） • タイマ/カウンタレジスタ（TCNTn） • 比較レジスタ（OCRn） • 非同期状態レジスタ（ASSR）：タイマ/カウンタ0専用 以下は共用 • タイマ/カウンタ割り込みマスクレジスタ（TIMSK） • タイマ/カウンタ割り込み要求フラグレジスタ（TIFR） IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT ◆クロック選択（TCCR0レジスタ） IS4ディジタルシステムA 12 Information System Engineering Dept. SNCT ◆動作種別（TCCR0レジスタ） IS4ディジタルシステムA 13 Information System Engineering Dept. SNCT ◆タイマ/カウンタ割り込み IS4ディジタルシステムA 14 Information System Engineering Dept. SNCT ○課題1 15 1. （省略） 2. （省略） 【レポート課題】（提出：ソースリスト＆フローチャートやPADなど） 3. トグルスイッチ8ビットを2進数8桁の入力とし，入力値に応じて LEDの点滅間隔を調整するプログラムを作成せよ．なお，入力 値0x80で1秒周期程度とすること． IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT ◆課題1-3の考え方 [ここまで再録] • 全体 ①アルゴリズム，構成を考える タイマの課題 → タイマ使用 ②相応しい機能を選択する 16 • 相応しい機能（タイマ） ①機能選択（間隔調整できるもの） 標準動作 ：× 一定間隔 CTC動作 ：○ 周期調整 TCCR0=00**1*** PWM動作 ：× デューティ調整 ②クロック検討 0x80で1秒周期 → 8MHz/最大1024分周＝7812.5Hz TCCR0=*****111 → 複数回間隔（約30回毎にON/OFF ） 256分周122回も可 IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT ４．まとめ 17 ◆周辺回路 • 周辺回路は様々な機能を付加するもの • CPUからは，周辺回路は制御レジスタ群として扱える • うまく利用するとプログラムの単純化，簡略化などが図れる ◆周辺回路を使うには 1. 機能の概要を大づかみで把握 2. 機能の詳細と制御レジスタのビットごとの意味を把握 3. 要求される機能を実現する設定が可能か検討 IS4ディジタルシステムA Information System Engineering Dept. SNCT
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