Занимательно о микроконтроллерах

Дребезг контактов приводит только к неопределенности обнаружения момента нажатия кнопки, которая не превышает периода опроса клавиатуры. Выберем это время. Так как мы уже определили, что время дребезга контактов не превышает 8 мс, то можно производить опрос портов, к которым подключены механические контакты, с периодом, который несколько больше, например, 10 мс. Это время и будет временем реакции системы. Но как обеспечить периодический опрос клавиатуры? Ведь программа в процессе выполнения может проходить по различным путям в зависимости от состояния опрашиваемых контактов и содержимого внутренних переменных микроконтроллера! В результате время выполнения программы (тела рабочего цикла) будет случайным. Для того чтобы время прохождения программы по циклу было строго фиксированным, можно воспользоваться таймером.

Таймер, являясь аппаратным элементом микроконтроллера, работает независимо от выполняемой программы, поэтому будет отсчитывать строго определенные промежутки времени. Если в конце выполнения цикла дожидаться срабатывания таймера, то время одного прохождения по циклу будет строго фиксированным. Единственное условие — максимальное время прохождения рабочего участка тела цикла должно быть меньше 10 мс. Но ведь то же самое требуется и с точки зрения максимального времени реакции системы. Если мы успеем несколько раз нажать на кнопки, а устройство не среагирует на эти нажатия, то что полезного можно сделать с его помощью? Если рабочая часть тела цикла будет выполнена быстро, то ждать срабатывания таймера придется долго. Если же проход по циклу будет выполняться долго, то после завершения рабочей части цикла долго ждать срабатывания таймера не придется. Соотношение времени выполнения рабочей части цикла и ожидания срабатывания таймера приведено на рис. 7.15.

Рис. 7.15. Соотношение времени выполнения рабочей части цикла и ожидания срабатывания таймера

Для организации периодического опроса клавиатуры требуется усложнить подпрограмму инициализации. Теперь в ней требуется настроить таймер на выбранный период времени, а значит задать и его режим работы. Выберем для задания равных промежутков времени таймер Т0. Он может обеспечить задание 10-мс промежутка времени только в режиме 16-разрядного таймера. Подпрограмма инициализации микроконтроллера, выполняющая настройку таймера, приведена в листинге. 7.25.

В приведенном примере предполагается, что микроконтроллер работает с частотой тактового генератора 12 МГц. В этом случае на вход таймера Т0 будут поступать импульсы с периодом 1 мкс. Число, которое необходимо загружать в таймер, можно найти как отношение требуемого интервала времени, 10 мс, и периода импульсов на входе таймера, 1 мкс.

Так как таймер Т0 суммирующий, то в регистры таймера будем загружать отрицательное число с абсолютным значением, равным требуемому отношению. В приведенном участке программы (см. листинг 7.25) для выделения старшего байта из 16-разрядного числа использована функция сдвига этого числа на 8 разрядов вправо.

Теперь в тело основного цикла нужно включить участок программы, который будет ожидать окончания работы таймера и только после этого приступать к выполнению следующего прохода по циклу. Это можно сделать при помощи команды, которая будет проверять флаг переполнения таймера TF0. Затем необходимо снова задать следующий интервал времени. Пример программы, в которой один проход по бесконечному циклу будет осуществляться один раз за 10 мс, приведен в листинге 7.26. Иными словами, программа, приведенная в листинге 7.26, реализует схему, изображенную на рис. 7.16.

Рис. 7.16.Эквивалентная схема устройства, реализованного программой, приведенной в листинге 7.26

В этой схеме есть три блока, синхронизированные от одного генератора, выполненного на внутреннем генераторе и таймере. Связям между блоками соответствует взаимодействие частей программы при помощи глобальных переменных, изображенных над линями со стрелочками. Порядок выполнения подпрограмм в цикле не важен, т. к. они только подготавливают данные для выдачи на выводы микроконтроллера. Сигналы появятся на выводах микросхемы только в следующем временном слоте, т. е. после завершения реакции системы. Важны только связи между подпрограммами, а они осуществляются глобальными переменными.

Исключение влияния порядка выполнения подпрограмм — важнейший принцип рассматриваемой системы. Время между моментами ввода и вывода сигналов как бы останавливается. И когда бы ни начиналось выполнение подпрограмм, они завершают работу одновременно. Все это верно при условии, что цикл должен успеть завершиться до срабатывания таймера!