MCO018703 2018 2 AULA11

1 Apresentação

Temporização é fundamental quando se trabalha com circuitos microcontrolados, seja para um simples delay ou para geração de sinais ou eventos periódicos. Todo microcontrolador tem pelo menos um periférico temporizador/contator. Esse periférico possui hardware dedicado para contagem de tempo e o seu correto uso, auxilia em uma programação mais eficiente para realização de diversos projetos.

1.1 Timers do ATmega328

O Atmega328, utilizado na placa Arduino UNO, possui 3 timers, sendo dois de 8 bits (TIMER0 e TIMER2) e um de 16 bits (TIMER1). Esses temporizadores são utilizados para diversas funcionalidades, tais como:

• Temporização;
• Contagem de eventos externos;
• Geração de sinais PWM;
• Interrupções periódicas;
• Medida de intervalos de pulsos.

Cada temporizador possui características próprias e são utilizados conforme os recursos disponíveis. A biblioteca do Arduino abstrai o uso destes temporizadores em muitas de suas funções. Por exemplos, as funções delay(), millis(), micros(), tone(), analogWrite() utilizam recursos de timers para o funcionamento.

O TIMER1 é utilizado somente em algumas bibliotecas no Arduino específicas, podendo ser utilizado para outras finalidades sem causar muito impacto no funcionamento do restante das funções. [1]

1.2 Interrupções no Arduino

No Arduino, assim como em qualquer outro microcontrolador, pode-se utilizar interrupções para priorizar ou não tarefas e resolver problemas de tempo (timing). Existe dois tipos de interrupção no Arduino: a interrupção interna que permite interromper um código, caso o Arduino precise "rodar" o código inteiro sem ser interrompido; e a interrupção externa, dada pela portas digitais 2 e 3.

1.2.1 Interrupção Externa

O exemplo abaixo demonstra o uso da interrupção externa de forma simples e funcional. O exemplo adotado é o blink (pisca-pisca) com botão utilizando interrupção externa, a figura abaixo mostra a montagem, e, em seguida apresentamos o código fonte.

Nota

O capacitor de 100nF serve como "delay" para o botão, já que a interrupção é muito rápida e precisa de um atraso para poder funcionar corretamente, e um resistor de 4,7k ohms como Pull-Up.

int pin = 13;
volatile int state = LOW;
volatile int state1 = LOW;

void setup()
{
   pinMode(pin, OUTPUT);
   attachInterrupt(0, blink, FALLING);  // chama a função blink quando o pino 2 (0) for pressionado.
}                                       // o pino vai de HIGH para LOW

void loop()
{
   digitalWrite(pin, state);

}

void blink()
{
   if(state==state1) {
      state = !state1;
   }
   else {
      state=state1; 
   }
}

1.3 Interrupção Interna

Os timers podem ser configurados para gerar uma interrupção quando o seu contador chegar ao valor máximo (timer overflow).

A configuração "manual" dos timers é bem trabalhosa pois exige a manipulação de vários registradores do microcontrolador, mas existem algumas bibliotecas que permitem fazer isso de forma simples. Vamos usar a biblioteca Timer1 e Timer3 está no [Arduino Playground].

O primeiro passo é baixar as bibliotecas e coloca-las na pasta hardware/libraries/ que está dentro da pasta do Arduino ou em sketchbook/libraries/. O local exato destes diretórios depende do sistema operacional (Linux, Mac ou Windows) e também da forma como a IDE do Arduino foi instalada.

1.3.1 Usando a biblioteca

A descrição completa do funcionamento da biblioteca está neste [link]. As principais funções da biblioteca são:

initialize(periodo)

Esse método deve ser chamado antes de qualquer outro método, pois ele é responsável pelas configurações iniciais. Você pode opcionalmente informar o intervalo (em microsegundos) no qual a interrupção deve ser gerada. O menor tempo aceito é 1 micro-segundo e o tempo máximo é de 8.388.480 micro-segundos, ou seja, aproximadamente 8,3 segundos. Caos não seja informado nenhum valor, será atribuído o valor padrão de 1.000.000 micro-segundos (1 segudo). Quando usado o timer1 o analogWrite() nos pinos 9 e 10 do Arduino param de funcionar.

setPeriod(periodo)

Modifica o período da interrupção.

attachInterrupt(funcao, periodo)

Atribui uma função para ser chamada a cada interrupção gerada pelo timer. Se não for especificado um período, será utilizado o período definido na inicialização ou por setPeriod.

1.3.2 Testando a biblioteca

Para testar essa biblioteca não é necessário nenhum hardware adicional, basta usarmos o LED conectado ao pino 13 da placa do Arduino e escrever um novo blink.

Aqui está a versão traduzida do exemplo que está na página da biblioteca:

/*
* Timer1 library example
* August 2012 Translated by Tiago de França Queiroz
* June 2008 | jesse dot tane at gmail dot com
*/

#include "TimerOne.h"

void setup()
{
pinMode(13, OUTPUT);
Timer1.initialize(500000); // Inicializa o Timer1 e configura para um período de 0,5 segundos
Timer1.attachInterrupt(callback); // Configura a função callback() como a função para ser chamada a cada interrupção do Timer1
}

void callback()
{
digitalWrite(13, digitalRead(13) ^ 1);
}

void loop()
{
// Seu código vai aqui...
}

Para usar os outros timers basta substituir o #include <TimerOne.h> por #include <TimerTree.h>, #include <TimerFour.h> ou #include <TimerFive.h> e no resto do código substitua Timer1 por Timer3, Timer4, ou Timer5.

Essas bibliotecas são úteis em várias situações, comoquando o loop principal do seu programa está bloqueado por algum motivo (esperando um botão ser pressionado, por exemplo) e você precisa atualizar um display, ou ler um sensor independentemente do loop principal, entre outras.

É importante lembrar que o tempo necessário para executar as funções que são chamadas na interrupção dos timers deve ser MENOR do que o tempo entre as interrupções!

Lembre-se que a versão que eu modifiquei a função de pwm (que eu não falei nesse post) está desativado.

2 Referências

[1] https://www.embarcados.com.br/timers-do-atmega328-no-arduino/

[2] http://labdegaragem.com/profiles/blogs/tutorial-executando-fun-es-em-intervalos-de-tempo-fixos-timers

---