AVR073 在ATtiny261(461、861)中访问10位和16位寄存器.doc

AVR073: 在ATtiny261/461/861中访问10位和16位寄存器 翻译：王育强 2007年1月2日 sidney_wyq@126.com /Counter0（16位） Timer/Counter1（10位） 定时器/计数器0 Timer/Counter0（TC0）模块能够在既8位又16位的模式下使用。在8位模式下操作时，不需要特别考虑；在16位模式下操作时，当访问TCNT0L/H和OCR0A/B时则必须进行特别考虑。 TC0有一个单独的8位寄存器，被用作在16位访问时来临时存储高字节。这个寄存器在两种情况下被使用：在以16位模式访问TCNT0时；在OCR0以16位输入捕获模式下使用时。访问低字节（TCNT0L或OCR0A）时会触发16位读写操作：当16位寄存器的低字节被CPU写时，高字节被存储到临时寄存器中，被写的低字节和临时寄存器中的高字节以同样的时钟周期被拷贝到16位寄存器中；当CPU读16位寄存器的低字节时，其高字节以与低字节被读的同一时钟周期被拷贝到临时寄存器中。 16位写操作 16位写操作能够通过首先写高字节到TCNT0H寄存器中而被执行。首先高字节被拷贝到临时寄存器中，然后TCNT0L才被写，并触发16位值在一个时钟周期里被拷贝。 16位读操作 当读低字节寄存器时（TCNT0L或OCR0A），16位读操作被初始化，这将触发高字节被拷贝到临时寄存器中，在读高字节寄存器时将返回之前被存储的高字节。 定时器/计数器1 Timer/Counter1（TC1）是10位/8位的定时器/计数器模块。在8位模式下使用时，不需要特别考虑；在10位模式下使用时，10位寄存器的访问需要使用一个公共的2位寄存器——TC1H，它用来在读写操作时存储高字节。10位TC1寄存器和它们与8位数据总线的连接见图2-1。 图2-1: Timer/Counter1 10位寄存器 10位写操作 10位写操作首先通过写最高2位到公共TC1H寄存器中。当低字节被CPU写入时，已存储在TC1H寄存器中的2位和低字节在相同的时钟周期里被拷贝到10位寄存器中。 读写操作并不清除TC1H寄存器，这使得在写多个10位TC1寄存器时只需对TC1H写一次即可。注意如果一个8位值被写到10位TC1寄存器，而TC1H没有被使用时，那么前一个读写操作的TC1H值可能被拷贝到10位目标寄存器中，所以无论什么时候写10位TC1寄存器，TC1H寄存器都应该被明确地写，除非TC1H的值是已知的。 10位读操作 10位读操作通过首先读10位寄存器的低字节而被执行，这将触发最高2位被拷贝到TC1H寄存器中。 确保多字节寄存器的原子访问 在使用中断的系统里，访问多字节寄存器可能会带来一定的风险。考虑图2-2所示的这种情况：一个10位值将要被写到OCR1A中，TC1H寄存器已经装载了高字节，低字节即将被写入。然而，这时一个中断在这两个操作之间发生了，转入执行中断服务例程（ISR），读取TCNT1寄存器的值。在TCNT1被访问时，为了完成读操作，高字节被拷贝到了TC1H寄存器中。当执行返回到中断点时，TC1H已被破坏了，但是应用程序却无法检测到这一点。当对OCR1A的第二部分写操作被执行时（低字节），错误的高字节被复制了。 图2-2: 中断破坏 通过确保10位和16位寄存器在一个原子操作被访问，我们可以防止图2-2中的情况发生，它在所有的10位和16位访问期间禁止了中断。实现原子访问最常见的方法如图2-3所示。该方法在代码的任何位置使用都是安全的，但是它增加了执行原子访问所需要的指令数，因此弄明白在多字节访问期间什么时候需要阻止中断是重要的。 通常初始化操作在中断发生之前执行，所以在这个阶段没有必要阻止中断。 当中断被执行时，AVR核心自动清除全局中断标记，因此如果在ISR中不手动设置全局中断标记，那么在ISR执行期间访问多字节寄存器也是安全的。 如果没有ISR访问任何多字节寄存器，那么在不阻止中断的情况下，对它们的访问也是安全的。 图2-3: 10位/16位寄存器的原子访问 同步问题 注意：在TC1中，由于要同步电路，个别TC1寄存器不能在被写后即时读回。更详细的信息，请参考ATtiny261/461/861数据手册中的“同步“一节。 该文档未涵盖的多字节寄存器 在ATtiny261/461/861中，一些其它的多字节寄存器在该文档中没有被涵盖到（如ADCL/H）。这些寄存器是地址连续的，允许多字节访问被编译器明确地处理，因此在本文档中没有被讨论。然而要注意，程序员仍然需要确保这些寄存器的原子访问，如2.3小节说明的那样。 包含的宏 这篇应用笔记所包含的是一份完整的ANSI C宏，它被用于执行在文档中所描述的操作。每一个操作都提供了两个宏，一个是中断安全的，另一个非