AVR定时器工作模式详解：从普通到PWM

"这篇文章主要介绍了AVR微控制器中的定时器工作模式，特别是针对M16的16位定时器T1以及8位定时器T0和T2的特性。" 在AVR微控制器系列中，定时器是核心的硬件模块，它们在各种应用中起到关键作用，如脉宽调制（PWM）、定时触发中断、脉冲测量等。M16的T116位定时器提供了丰富的功能，具有15种不同的工作模式，而8位定时器T0和T2则相对简洁，T2还拥有异步工作模式，特别适用于实时时钟（RTC）应用。 1. 普通模式（WGM1=0）： 这个模式与51系列单片机的普通定时器类似，当计数值达到预设的最大值（TOP）时，会产生TOV1溢出中断。在这个模式下，定时器可以用于ICP捕捉输入，测量脉宽或红外解码。同时，它还可以作为外部计数脉冲输入，用于频率测量。 2. CTC模式（Clear Timer on Compare Match，WGM1=4或12）： 此模式下，定时器在达到OCR1A设定的最大值时被清零，并触发OCF1A比较匹配中断。WGM1=4时，最大值由OCR1A设置；WGM1=12时，最大值由ICF1设置，产生输入捕捉中断。这种模式常用于生成特定占空比的方波信号或精确的定时任务。 3. 快速PWM模式（WGM1=5, 6, 7, 14, 15）： 这些模式主要用于输出高频PWM信号，频率是双斜波计数模式的两倍。不同模式下，最大值和分辨率不同，如WGM1=5对应8位分辨率，WGM1=15则提供双缓冲功能，但OC1A将失去PWM能力，只能输出方波。PWM频率计算公式为：fPWM=fclk_IO/(N*(1+TOP))。 4. 相位修正PWM模式（WGM1=1, 2, 3, 10, 11）： 这些模式下，定时器采用双斜波计数，产生对称的、相位准确的PWM信号。中断在计数器到达最小值（BOTTOM）时触发。此模式适用于需要高精度和对称性的PWM应用。 在所有这些模式中，预分频因子N（1, 8, 32, 64, 256, 1024）用于调整定时器的计数速度，允许更精细的定时控制。在设置TOP值时，必须确保新的值大于或等于所有比较寄存器的数值，以避免错误操作。值得注意的是，在某些模式下，即使OCR1A/B设置为0，也会在定时器时钟周期内输出一个窄脉冲，而非保持低电平。 AVR定时器的工作模式丰富多样，能够适应广泛的嵌入式系统需求。理解并熟练运用这些模式，能有效提升AVR微控制器在各种实时应用中的性能和灵活性。