Atmega32: Frequenzabhängiges Problem mit INT0 und Timer0

[Kokomoking]

Hi Stefan,

vielen Dank für Deinen Hinweis! Ich habe nun zwei Varianten getestet, um das beschriebene Problem zu verhindern.

1. Möglichkeit: Ich lösche das Timer0 Overflow Flag manuell, indem ich eine 1 ins TOV0 schreibe. Das funzt wunderbar! Hier der Code zur Dokumentation:

/ 
#define F_CPU 16000000UL

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>



void InitTimer0()
{
    //TCCR0 |= (1<<WGM01) | (1<<WGM00);                //Fast PWM
    TCCR0 |= (1<<CS01) | (1<<CS00) | (1<<COM00)    ;    //Setup timer0 in normal mode with a prescaler of 64; enable OVF interrupt in main loop to start interrupt generation
    DDRB |= (1<<PB3);                                //set OC0 as output
    //TIMSK |= (1<<TOIE0);                            //enable timer0 OVF interrupt;
}

void StopTimer0()
{
    TCCR0 &= ~(1<<COM00);                //Set pin mode to normal operation; if this is not done, the pin will stay at the last logical level when stoppting timer
    TCCR0 &= ~(1<<CS02);                //Stops timer according to datasheet
    TIMSK &= ~(1<<TOIE0);                //disable timer0 OVF interrupt;
}


int main (void)
{  
   MCUCR |= (1<<ISC00);        //interrupt on any logical change on Int0 "PD2"
   GICR |= (1<<INT0);        //enable INT0 interrupt
   DDRA |= (1<<PA1);        //Pin PA1 as output
   
   InitTimer0();            //start timer 0
   
   sei(); // Enable the Global Interrupt Enable flag so that interrupts can be processed
   
      
   while(1)                    
   {    
        //nothing here except interrupts    
    }
          
}



ISR(INT0_vect)                        //ISR when logical change on INT0 "PD2"
    {    
        
        GICR &= ~(1<<INT0);            //disable this IRF; enable again when the timer0 OVF ISR fires
        TIFR |= (1<<TOV0);            //clear Timer 0 Overflow flag by writing one to the register!
        TIMSK |= (1<<TOIE0);        //enable timer0 OVF interrupt; will fire about 1ms after this ISR has completed
        TCNT0 = 250;                    //Write x to timer 0 to restart counting; any 8 bits work to adjust delay
        PORTA |= (1<<PA1);            //Set PA1 high when INT0 fires
        //SFIOR |= (1<<PSR10);        //Reset prescaler
    }

ISR(TIMER0_OVF_vect)
    {    
        TIMSK &= ~(1<<TOIE0);        //disable timer0 OVF interrupt -> enable again in next INTO ISR
        //StopTimer0();                //Stop timer0
        GICR |= (1<<INT0);            //turn on INT0 IRF again                                            
        PORTA &= ~(1<<PA1);            //Set PA1 low again when Timer0 OVF ISR fires -> High pulse after logic level change on INT0 pin
    }

Mit diesem Code läuft der Timer0 durchgehend. Ich habe mal das Delay zwischen Eintreffen des externen Interrupts und dem Hochziehen von PA1 mitm Oszi gemessen. Das Delay beträgt ca. 2µs. Siehe Bild:

 

Falls man den Timer0 für andere Sachen benötigt, während der externe Interrupt abgearbeitet ist, kann man Folgendes machen...

2. Möglichkeit: Ich starte und stoppe den Timer, indem ich den Prescaler an- bzw. ausschalte (siehe Datenblatt). Um das Timer Overflow Flag und das entsprechende Enable Bit braucht man sich nicht mehr zu kümmern. Hier der Code zur Dokumentation:

#define F_CPU 16000000UL

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


/*
void InitTimer0()
{
    //TCCR0 |= (1<<WGM01) | (1<<WGM00);                //Fast PWM
    TCCR0 |= (1<<CS01) | (1<<CS00) | (1<<COM00)    ;    //Setup timer0 in normal mode with a prescaler of 64; enable OVF interrupt in main loop to start interrupt generation
    DDRB |= (1<<PB3);                                //set OC0 as output
    //TIMSK |= (1<<TOIE0);                            //enable timer0 OVF interrupt;
}

void StopTimer0()
{
    TCCR0 &= ~(1<<COM00);                //Set pin mode to normal operation; if this is not done, the pin will stay at the last logical level when stopping timer
    TCCR0 &= ~(1<<CS01) | ~(1<<CS00);    //Stops timer according to data sheet
    TIMSK &= ~(1<<TOIE0);                //disable timer0 OVF interrupt;
}
*/

int main (void)
{  
   MCUCR |= (1<<ISC00);        //interrupt on any logical change on Int0 "PD2"
   GICR |= (1<<INT0);        //enable INT0 interrupt
   DDRA |= (1<<PA1);        //Pin PA1 as output
   
   /*This will init timer0 without starting it*/
   DDRB |= (1<<PB3);        //set OC0 as output
   TCCR0 |= (1<<COM00);        //Setup timer0 in normal mode
   TIMSK |= (1<<TOIE0);        //enable timer0 OVF interrupt;
   
   sei(); // Enable the Global Interrupt Enable flag so that interrupts can be processed
   
      
   while(1)                    
   {    
        //nothing here except interrupts    
    }
          
}



ISR(INT0_vect)                                //ISR when logical change on INT0 "PD2"
    {    
        
        GICR &= ~(1<<INT0);                    //disable this IRF; enable again when the timer0 OVF ISR fires
        TCCR0 |= (1<<CS01) | (1<<CS00);        //start Timer0 by setting prescaler (here 64)!
        TCNT0 = 250;                        //Write x to timer 0 to restart counting; any 8 bits work to adjust delay
        PORTA |= (1<<PA1);                    //Set PA1 high when INT0 fires
    }

ISR(TIMER0_OVF_vect)
    {    
        TCCR0 &= ~(1<<CS01) | ~(1<<CS00);    //Stops timer according to data sheet (unset prescaler)
        GICR |= (1<<INT0);                    //turn on INT0 IRF again                                            
        PORTA &= ~(1<<PA1);                    //Set PA1 low again when Timer0 OVF ISR fires -> High pulse after logic level change on INT0 pin
    }

Am Oszi schaut das dann so aus:

 

Es ist zu erkennen, dass der Interrupt schneller verarbeitet wird als bei Möglichkeit 1 (ca. 200ns schneller). Das ist nicht viel, aber man kann den Timer nun in den Pausen für was anderes hernehmen. Ich werd's also so machen.

Vielleicht helfen diese Codeschnippsel ja jemand. Danke nochmals für die Hilfe!

Schönen Abend noch,

Christian

[sternst]

Ich lösche das Timer0 Overflow Flag manuell

Nur leider auch gleich alle anderen gesetzten Flags in dem Register mit. Überlege mal, was |= genau macht.

Es ist zu erkennen, dass der Interrupt schneller verarbeitet wird als bei Möglichkeit 1 (ca. 200ns schneller).

Ich hoffe mal, du meinst mit "Interrupt schneller verarbeitet wird" nicht so was wie "Interrupt reagiert schneller". Wenn du den Pin am Ende der ISR auf High setzt, dann hast du mit unterschiedlich langen ISRs natürlich unterschiedliche Ergebnisse. Setze den Pin am Anfang der ISR, dann hast du auch diesen Unterschied nicht.

[Kokomoking]

Hi Stefan,

danke für Deine Antwort. Genau, meine Messungen sollten nur zeigen, welche ISR schneller abgearbeitet wird. Ich kenne mich nicht aus, welche Instruktion länger zum Verarbeiten benötigt, deshalb habe ich das rein interessehalber gemessen. Auf die Reaktionszeit der ISR sollte das natürlich keinen Einfluss haben (deshalb setzte ich PA1 am Ende der Routine).
Ich verstehe leider nicht, was Du mit Deinem ersten Satz meinst. Ich denke Du zielst auf die Zeile in meinem Code ab:

TIFR |= (1<<TOV0); //clear Timer 0 Overflow flag by writing one to the register!

Hier setzte ich nur das Bit #0 (aka TOV0) auf Eins, der Rest des Registers bleibt unverändert. Oder habe ich da was grundlegend falsch verstanden?
Zum Löschen des Flags muss man laut Datenblatt eine eins schreiben, deswegen die ODER Verknüpfung. Was mache ich dort also Deiner Meinung nach falsch?

Viele Grüße,

Christian

[sternst]

Hier setzte ich nur das Bit #0 (aka TOV0) auf Eins, der Rest des Registers bleibt unverändert.

Das gilt für ein normales Register, aber bei einem Register voller Interrupt-Flags gilt das "der Rest des Registers bleibt unverändert" eben nicht. Nochmal: was macht die Zeile genau. Nehmen wir an, Bit 0 und 1 sind gesetzt, was passiert dann bei der Zeile Schritt für Schritt?

[Kokomoking]

Warum wird das bei einem "Interrupt-Register" unterschiedlich gehandhabt? Hast Du eine Referenz im Datenblatt, wo ich das nachlesen könnte?

Meiner Meinung passiert folgendes: Wir nehmen an, dass in dem Register BIT0 = 0 und BIT1 = 1 bereits gesetzt sind, nun kommt die besagte Codezeile. (1<<TOV1) erzeugt eine Bitmaske, in der nur BIT0 1 ist. Nun wird dieses Byte mit dem Register ODER verknüpft und BIT0 des Register (=0) ODER 1 = 1, dass Bit0 wird also gesetzt. BIT1 des Registers (=1) wird mit 0 ODER verknüpft und bleibt gesetzt. Wäre es ursprünglich Null gewesen, wäre es jetzt immer noch null. Das ist zumindest mein Verständnis, wie man einzelne Bits in C setzen kann, ohne andere Bits zu beeinflussen. Zum Löschen eines einzelnen Bits wird man analog invertieren (die Bitmaske) und UND verknüpfen.

Bitte erklär mir den Unterschied bei Interrupt Flag Registern.

Cheers,

Christian

[Kokomoking]

Ok, ich les da grad was auf AVR freaks und in der AVRlibc Hilfe. Das REgister wird bei ner ODER Verknüpfung erst gelesen, dann verglichen, und dann wieder geschrieben. Damit werden dan BIT0 und BIT1 gesetzt. Das ist natürlich Schmarrn...JEtzt muss ich nur noch rausfinden, was TIFR = _BV(TOV0) übersetzt heißt...

[Kokomoking]

Ok, TIFR = _BV(TOV0) heißt wohl einfach soviel wie TIFR = (1<<TOV0). Ich probier das gleich mal aus. Scheint ein häufiger Fehler zu sein, in manchen Tutorials ist es auch falsch drin (also mittels ODER Verknüpfung)...

Tausend Dank für den Hinweis Stefan!

Cheers,

Christian