AVR单片机中断与定时器：输入捕获模式详解

输入捕获模式是中断与定时器功能的一种高级应用，在微控制器如AVR系列中，特别是对于ATmega或ATtiny等单片机而言，它提供了对外部事件的精确测量和时间标记。在编程中，T/C（定时/计数器）模块的输入捕捉单元被设计用于捕捉外部输入信号，如上升沿或下降沿，当这个信号发生时，会产生一个时间戳，记录信号到达的时间点。 首先，理解中断是编程中的关键概念，它是处理器在执行任务时遇到重要事件时暂停当前工作，处理该事件后返回原任务的过程。在AVR单片机中，中断源可以是内部事件（如定时器溢出、外部中断等）或外部事件，通过中断向量表管理中断请求和响应。 定时器/计数器1(Timer/Counter 1)在AVR中支持多种工作模式，包括普通模式、连续可调脉宽调制(CTC)模式、快速PWM模式、相位修正PWM模式以及输入捕获模式。在普通模式下，计数器会按照预定时钟频率递增，用于定时和计数。而在CTC模式下，计数器能产生准确的定时信号，常用于50%占空比方波输出。 输入捕获模式特别有用，它可以捕捉外部输入信号并在特定事件发生时存储计数器的当前值，这在测量信号频率、计算占空比、分析信号特性以及记录事件历史等方面十分有效。例如，当设置为WGM1=12时，如果设置的ICR1（输入捕捉寄存器）与外部信号的周期匹配，将会触发输入捕捉中断，此时可以通过计算公式fOCn = fclk_IO / (2 * N * (1 + TOP)) 来确定信号的频率。 快速PWM模式主要用于生成高频率的脉冲宽度调制信号，通过调整输出比较寄存器OCR1A和OCR1B的值，可以实现不同占空比和频率的输出。在编程时，需要正确配置T/C1控制寄存器A、B以及相关的输出比较寄存器。 输入捕获模式是AVR单片机中一种强大的工具，结合中断和定时器功能，能够灵活处理各种实时信号处理任务，为控制系统提供精确的时间标定和信号分析能力。掌握这些模式的配置和使用，能显著提升硬件系统的性能和精确度。