8.4.Таймерный сопроцессор (tpu)

Таймерный сопроцессор реализует последние достижения в таймерных системах. Он способен независимо от процессора выполнять как простые, так и сложные таймерные функции. Три можно считать отдельным специализированным микропроцессором, который осуществляет две основные операции - проверку на совпадение (match – сравнение) и сохранение значения счетчика-таймера в момент изменения состояния какого-либо входа (capture – захват) над одним операндом - ВРЕМЕНЕМ. Выполнение любой из них называется событием. Обслуживание событий сопроцессором замещает обработку прерываний центральным процессором. На текущий момент в TPU реализованы следующие функции:

1. Дискретный ввод/вывод.

2. Операция capture по входу/ счетчик изменений состояния входа

3. Функция сравнения временных интервалов

4. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ).

5. Синхронная ШИМ.

6. Измерение периода с обнаружением дополнительного изменения состояния.

7. Измерение периода с обнаружением пропущенного изменения состояния.

8. Синхронный генератор импульсов.

9. Аккумулятор периода/ширины импульса.

TPU имеет 16 эквивалентных каналов, каждый из которых может выполнять любую из возможных функций.

TPU первым из таймерных систем предоставил высокоточную обработку и формирование временных характеристик сигналов, и функциональную гибкость.

8.4.1.Таймерные функции высокой точности

В общем случае точность таймерных функций ограничена объемом действий, которые должен сделать процессор для обслуживания задач, подобных генерации сигнала определенной формы при помощи ШИМ, измерению периода или ширины импульса. Высокая производительность Три достигается за счет двух основных черт: уменьшенной задержки и уменьшенного времени обслуживания, что позволяет основному процессору сосредоточиться на общих функциях управления. Три обеспечивает лучшую точность, чем может быть получена с использованием процессора, и в то же время не использует процессорное время для обслуживания событий.

Задержка - это интервал времени между событием и началом его обработки. Способность ТРи обслуживать собственные прерывания или события уменьшает задержку и не требует вмешательства процессора для обработки каждого изменения состояния какого-нибудь вывода или для определения, прошел ли период времени, требуемый для синтезирования сигнала. Сконфигурированный центральным процессором один раз, TPU осуществляет таймерные функции, требующие высокой точности, лишь с небольшим его вмешательством или вообще без его участия.

Время обслуживания - это время, затрачиваемое на обработку одного события. В старых микроконтроллерах это время было значительным, так как набор команд процессора не предназначен для выполнения таймерных функций. С оптимизированным набором инструкций ТРи, таймерные функции реализуются с меньшим числом команд, чем при использовании процессора. За счет быстрого исполнения инструкций уменьшено время обслуживания. Инструкции, исполняемые Три, реализованы фирмой Мо1ого1а в микрокоде, который прошивается в масочном ПЗУ в момент производства либо загружаются в модуль ОЗУ.

8.4.2.Характеристики tpu

• 16 каналов, каждый со своим выводом.

• Любой канал может выполнять любую таймерную функцию.

• Любая таймерная функция может использоваться одновременно несколькими каналами.

• У каждого канала есть контрольный регистр, состоящий из:

• 16-разрядного регистра изменения состояния;

• 16-разрядного регистра сравнений/совпадений;

• 16-разрядного регистра сравнения на больше или равно.

• Каждый канал может быть синхронизован с одним или с обоими 16-разрядными регистрами таймера-счетчика (TCRx).

• TCR1 тактируется с выхода предварительного делителя, на вход которого подан внутренний тактовый сигнал TPU, деленный на 4 или 32. Делитель может делить частоту на 1, 2, 4 и 8. Каналы, использующие TCR1, могут работать до тактовой частоты TPU/4.

• также тактируется с выхода предварительного делителя частоты, вход которого –одноименный внешний контакт. Делитель может уменьшать частоту в 1, 2, 4 либо 8 раз. Таким образом, каналы, использующие TCR2, могут работать на частоте до 1/8 тактовой.

• TCR2 может быть использован в качестве аппаратного счетчика импульсов, поступающих на вход TCR2 или тактирующих TCR1

• Все каналы имеют по меньшей мере шесть 16-разрядных регистров параметров. У 14 и 15 каналов таких регистров восемь. Все регистры расположены в двухпортовой памяти с доступом как со стороны TPU, так и со стороны процессора.

• Планировщик с тремя уровнями приоритета разделяет функции с высоким, средним и малым приоритетами. Любому из каналов может быть присвоен один из уровней.

• Все функции реализованы в микрокоде.

• Для поддержки макетирования и разработки имеются такие средства, как контрольные точки, останов исполнения и пошаговое исполнение, дающее доступ к внутренним регистрам.

• Аппаратно обеспечивается одновременная передача двух параметров.

• В качестве одной из микрофункций TPU, может быть осуществлена одновременная передача N параметров.