フリーランニング・タイマで周期割り込みを実現するには

もし，マイコンのタイマの周期が指定できなかったら，周期割り込みはどうやって実現するのでしょうか．

フリーランニング・タイマ

その昔，M68HC11の標準タイマは，フリーランニング・カウンタとインプット・キャプチャ及びアウトプット・コンペアを組み合わせた構成になっていました． フリーランニング・カウンタとは，リセットまたはプリセット機能のないカウンタのことです． 例えば，8ビットのカウンタの場合には，カウンタの値は0からインクリメントされ，255の次はオーバフローを起こして0に戻ります． リセットやプリセットなどの余計な機能がないので，コスト的に有利です．

一方，マイコンを使う側からすると，これほど融通のきかないものはありません． マイコンを使う場合には，一定時間ごとに処理を行うアプリケーションが多くありますが，フリーランニング型のタイマのオーバフローイベントを使うと，タイマの周期を細かく決めることができません． さて，困ったな．

フリーランニング・タイマで周期的割り込みを実装する

そんなフリーランニング・タイマでも，周期的に割り込みをかけることは可能です． タイマのアウトプット・コンペア割り込みを使うのです．

アウトプット・コンペア割り込みとは，フリーランニング・カウンタと，あるレジスタ（OCレジスタとしておきます．）に格納した値とを比較し，それらが一致したら発生する割り込みの事です． この仕掛けは，OCレジスタと一致比較器だけで構成されるので，カウンタを別に用意するよりも簡素に作ることができます．

アウトプット・コンペア割り込み処理では，現在のOCレジスタの値に割り込み周期分のカウント値を足して，OCレジスタに書き戻します． すると，次回の割り込みは，必ず一定時間後に発生します．

アウトプット・コンペアは，タイマ落ちに注意が必要

ところが，アウトプット・コンペアを使った周期的割り込みの場合には，大きな問題点があります． 例えば，割り込み処理に時間がかかってしまい，OCレジスタに値を書き込んだ時には，すでにフリーランニング・カウンタがその値を超えてしまっていた場合，次回の割り込みは，いつ発生するでしょうか． その答えは，「フリーランニング・カウンタが一周してきたあと」です．

図の「タイマ落ちが発生する例」では，A地点直前の割り込み処理に手間取って，A地点を通り過ぎてからA地点のカウンタ値をOCレジスタに書き込んでいます． この場合，次回の割り込みは，フリーランニング・カウンタがぐるっと一周してB地点に達するまで発生しません． この現象を「タイマ落ち」と呼んでいましたが，一般的業界用語なのか，特定業界用語なのか，定かではありません．

タイマの周期を指定できる場合にも「タイマ落ち」が発生する可能性があります． しかし，この場合には，影響は軽微で済みます． 割り込み周期が２倍になる程度です． フリーランニング・カウンタが一周する時間に比べたら，はるかに短い時間になると思われます．

フリーランニング・タイマは，便利

とはいうものの，フリーランニング・タイマは，便利です． OCレジスタの値をソフトウェアから変更するだけで，任意の波形を生成することができます． また，異なる周期の割り込みをカウンタ一つで実現することもできます． その特性を理解して，注意して使えば，ソフトウェアが関与する割合が大きい分，色々な工夫が考えられます．

本日の記事は，あくまで，一般的な話題であって，実在の事件，現象，団体，人物などとは，一切関わりがありません．

コメント 1

>本日の記事は，あくまで，一般的な話題であって，実在の事件，現象，団体，人物などとは，一切関わりがありません．

何か嫌なことがあったのでしょうか？（笑）

フリーランニングカウンタ。最近使ってないな〜・・・。
by Ponta (2010-02-06 14:50)