Цена «деления», диапазон измерения и управление входной частотой

При измерениях времени с помощью таймера ошибка измерения имеет порядок величины , а максимальный интервал, который можно измерить не превышает 2ⁿ . Количество n разрядов счетчика в таймере жестко определено разработчиками микросистемы и составляет обычно степень двух (8 или 16 или 32, хотя иногда можно встретить и другие разрядности).

Уменьшение погрешности измерения при аппаратном захвате моментов времени может быть достигнуто, если есть возможность управлять входной частотой таймера. Во многих реализациях такая возможность в том или ином виде имеется. При увеличении входной частоты пропорционально уменьшается и максимальный измеримый интервал. Наоборот, при увеличении периода входной частоты таймера одновременно увеличивается ошибка захвата времени (ошибка дискретности) и максимальный измеримый интервал.

Независимое уменьшение ошибки и увеличение измеримого интервала возможно, только если есть возможность увеличения разрядности таймера.

При управлении входной частотой таймера может предоставляться несколько возможностей:

а) программно управляемый делитель частоты на входе таймера, который позволяет, уменьшая частоту, увеличивать максимальный измеримый интервал, ценой увеличения ошибки; обычно коэффициенты деления делаются кратными степени «двойки»;

б) возможность подать внешнюю частоту через контакт микросхемы на вход таймера (не выше некоторого максимального значения, до которого счетчик еще сохраняет работоспособность) – это позволяет подключить к входу таймера свой генератор с требуемой частотой, либо превратить таймер в счетчик событий, подключив к его входу сигнал от датчика;

в) пуск или остановка счета путем разрешения или запрета входной частоте поступать на счетный вход таймера;

г) возможность изменять направление счета таймера (выбирать режим «сложение» либо «вычитание» ‑ иногда это бывает полезно, см. далее «режим с автоперезагрузкой»).

Программный либо аппаратный захват времени.

Для уменьшения величины ошибки, как для однократного захвата времени, так и для вычисленной разности двух захваченных значений, захват времени может быть реализован в таймере аппаратно по внешнему сигналу, являющемуся следствием внешнего события (и возникающему асинхронно по отношению к входной частоте таймера). Для недолговременного хранения кода времени в таймерную подсистему добавляется регистр захвата, куда аппаратно копируется содержимое таймера при возникновении внешнего асинхронного сигнала о событии. Схемотехника захвата времени обычно делается таким образом, что систематическая ошибка (время между приходом сигнала о событии и моментом захвата) не превышает одного периода входной частоты таймера .

После того, как захват произошел, у программы есть время вплоть до следующего захвата, в течение которого она может прочитать содержимое регистра захвата в переменную.

Канал таймера, обладающий свойством аппаратного захвата времени называют каналом регистрации событий (по-английски: Input-Capture IC).

Техника формирования события в заранее заданное время

Под формирование события может пониматься любое изменение управляющего воздействия на объект управления, выдаваемого микроконтроллером. Обычно управляющая программа должна формировать такие изменения в строго определенные моменты времени (правильнее сказать – обеспечивать строго определенные промежутки времени между отдельными управляющими воздействиями). Формирование интервала времени можно осуществить, используя несколько разных техник.