ARDUINO TIMER AND INTERRUPT TUTORIAL：

1. 使用 MsTimer2 库定时做多件事(教程)(定时器timer2的使用)

1.1 相关资料

可以自己用 millis( ) 或 micros( ) 检查时间以决定是否该做事了: http://arduino.cc/en/Reference/Millis http://arduino.cc/en/Reference/Micros

可以看看我写的这篇"不使用 Timer 库要定时做某事或做两三件事(教程)定时器相关": http://www.arduino.cn/thread-12408-1-2.html

也可以使用 Timer 库或 SimpleTimer 库或类似的库做设定: http://playground.arduino.cc/Code/Timer http://playground.arduino.cc/Code/SimpleTimer 不过 Timer 库和 SimpleTimer 库也都是使用 millis( ), 很容易被 loop( ) 内其他事搞成"很不准"!

你当然可以自己控制内部定时器 timer0, timer1, timer2 写ISR(), 可参考: http://www.hobbytronics.co.uk/arduino-timer-interrupts http://www.engblaze.com/we-interrupt-this-program-to-bring-you-a-tutorial-on-arduino-interrupts/ http://www.instructables.com/id/Arduino-Timer-Interrupts/step1/Prescalers-and-the-Compare-Match-Register/ http://www.instructables.com/id/Arduino-Timer-Interrupts/step2/Structuring-Timer-Interrupts/

自己控制内部定时器 ，那相对比较难且很容易出错! 所以，想要比较精准定时做某件事, 最简单的就是使用硬件中断的 MsTimer2 库 http://playground.arduino.cc/Main/MsTimer2 (注意这库精准度只有以 milli second 为单位)

1.2 MsTimer2 库简单又好用,

1.2.1 库地址：

https://www.pjrc.com/teensy/td_libs_MsTimer2.html MsTimer2, by Javier Valencia, lets you periodically run a function, by a configurable number of milliseconds.

FlexiTimer2 is version of MsTimer2 by Wim Leers, which makes the interval resolution configurable, rather than being fixed at 1 millisecond steps

Javier Valencia的MsTimer2允许您定期运行一个函数，可配置为毫秒数。 FlexiTimer2是在MsTimer2版本基础上修改的，它可配置间隔分辨率，而不是固定在1毫秒级

Download: Included with the Teensyduino Installer Latest MsTimer2 on Github Latest FlexiTimer2 on Github

1.2.2 MsTimer2 库函数介绍

设定时间与要执行的 function MsTimer2::set( some_ms, your_function);启动中断 MsTimer2::start();必要时可停止中断(当然随时可以再重新启动) MsTimer2::stop(); 先来看一个简单范例: (改自原本范例)#

1.2.3 程序范例

#include

const int INTERVAL = 500; // 0.5 秒 = 500ms

void ggyy( ) {

static int gy = 0;

gy = 1- gy; // toggle 0, 1

digitalWrite(13, gy); // pin 13 LED

}

void setup( ) {

pinMode(13, OUTPUT);

MsTimer2::set(INTERVAL, ggyy); // INTERVAL ms

MsTimer2::start( );

}

void loop( ) {

delay(6123); // 故意

MsTimer2: : stop( );

delay(3388);

MsTimer2: : start( );

}

程序说明

这范例让 pin 13 的 LED 灯闪烁大约6秒, 然后停大约 3.4秒, 之后又闪烁大约6秒, 然后停大约 3.4秒, … 亮灭间隔是 0.5 秒(500 ms) !你会发现： 用 MsTimer2 只能设定一件要定时做的事 ！ 查看 MsTimer2 库的 source code 你会发现，重复使用 MsTimer2::set( ) 只有最后一次有效，因为每次使用 MsTimer2::set( ) 会盖掉前一次的设定 ! !那如果我有两件事想要定时做呢？ 其实也很简单： 就是把原先定时做的事改为负责计时，并判定是否要做其他事即可! 以下是要定时做两件事的范例： (A) 每 250 ms 做一次 myJobOne : 闪烁 LED on pin 13 (B) 每 250 ms 做一次 myJobTwo : 闪烁 LED on pin 8

#include

const int intA = 250; //每 250 ms 做一次 myJobOne

const int intB = 250; // 每 250 ms 做一次 myJobTwo

int led2 = 8; // pin 8

const int INTERVAL = 1; // 0.001 秒 = 1ms

void ggyy( ) {

static unsigned int gy = 0;

++gy;

if( gy % intA == 0) myJobOne( ); // gy 除以 intA 的余数是 0

if( gy % intB == 0) myJobTwo( );

}

void setup( ) {

pinMode(13, OUTPUT);

pinMode(led2, OUTPUT);

MsTimer2::set(INTERVAL, ggyy); // INTERVAL ms

MsTimer2::start( );

}

void loop( ) {

delay(6123); // 故意

MsTimer2::stop( );

delay(3388);

MsTimer2::start( );

}

void myJobOne( ) {

static int gy = 0;

gy = 1- gy; // toggle 0, 1

digitalWrite(13, gy); // pin 13 LED

}

void myJobTwo( ) {

static int gy = 1; // 故意与 myJobOne 内gy不同 !

gy = 1- gy; // toggle 0, 1

digitalWrite(led2, gy); // pin 8 LED

}

1.3 MsTimer2库注意事项

请注意， 如果你使用了 MsTimer2 库， 则 pin11 和 pin3 就不能再用做 PWM 输出了! 因为该 pin3 和 pin11 的 PWM 是靠 timer2 帮忙的! (tone( ) 也是)注意 Servo.h 库与 TimerOne 都是使用内部定时器 timer1 会影响pin 9， pin 10 的 PWM**tone() function ** 使用 timer2 定时器; 若使用 Tone 库的 Tone 对象(Tone 变量)也是优先使用 timer2 定时器，若用两个 Tone 变量则 timer1 也会被用掉， 用三个 Tone 则连控制 millis( )的 timer0 也会被用掉 ! ! ! 别忘了， timer0 负责帮忙控制 pin 5 和 pin 6 的 PWM 输出 ! ! ! 只要不去改变 timer 的 Prescaler就不会影响其控制的 PWM pin， 但MsTimer2 库与 tone( )都会改变 Prescaler ! !

1.4 疑问解答

问答1

Q: 这范例显然每0.25秒都 “先” 做 myJobOne, 然后再做 myJobTwo, 并没有 “同时” 做啊？ A: 不然还能怎样 ？ Ａrduino 的 CPU 只有一个, 又不是多核心(multi core), 怎可能真的"同时"做呢 ？ 不过 Arduino 在 16MHz 频率之下每个C语言的指令大约0.7到 3 micro seconds, 如果做了二十句 C语言指令也才大约 0.05 ms (milli second), 进入 ISR( )与离开 ISR( )总计大约要 3 micro seconds, 进入 function 与离开 function 也大约3 micro seconds, 所以, 两个工作前后差不到 0.1 个千分之一秒 ( 0.1 ms), 感觉还是 “同时” 做啦 ! 如果你认为应该优先处理 myJobTwo, 那就把该两句检查 gy 的 if 前后对调即可 !

问答2

Q: 例中 intA 和 intB 可不可以设不一样呢？ A: 当然可以啊 ! 你可以把 intB 改为 500 或 1000 自己测试看看 !

问答3

Q: 那如果要设定为定时做三件事呢？ ㄟ … 阿这个看完上面例子你应该就会了啊 ! 只要多用个类似 intA 与 intB 的 intC 就可以仿照写出了! 好啦, 为了让初学新手更清楚如何"仿照"写出多一件事要定时做, 以下再改一下上述范例给新手参考, 这次在第三个定时的变量我故意命名 int38 以免有人误以为一定要叫做 intC !

/// 利用 MsTimer2 定时做三件事

#include

const int intA = 250; //每 250 ms 做一次 myJobOne

const int intB = 250; // 每 250 ms 做一次 myJobTwo

int int38 = 1000; // 每 1 秒做一次 myJob666; 没规定说必须用 const : -)

int led2 = 8; // pin 8

int led3 = 7; // pin 7

const int INTERVAL = 1; // 0.001 秒 = 1ms

void ggyy( ) {

static unsigned int gy = 0;

++gy;

if( gy % intA == 0) myJobOne( );

if( gy % intB == 0) myJobTwo( );

if( gy % int38 == 0) myJob666( );

}

void setup( ) {

pinMode(13, OUTPUT);

pinMode(led2, OUTPUT); pinMode(led3, OUTPUT);

MsTimer2::set(INTERVAL, ggyy); // INTERVAL ms

MsTimer2::start( );

}

void loop( ) {

// 这次 loop( ) 内故意甚么都不写

}

void myJobOne( ) {

static int gy = 0;

gy = 1- gy; // toggle 0, 1

digitalWrite(13, gy); // pin 13 LED

}

void myJobTwo( ) {

static int gy = 1; // 故意与 myJobOne 内gy不同 !

gy = 1- gy; // toggle 0, 1

digitalWrite(led2, gy); // pin 8 LED

}

void myJob666( ) {

static int gy = 0;

gy = 1- gy; // toggle 0, 1

digitalWrite(led3, gy); // pin 7 LED

}

问答4

Q: 可不可以定时做四件事或更多呢？ A: 当然可以, 不过这时你可能想用 Array 来记住

问答5

Q: 还有哪些要注意或限制的呢？ A:

因为用 MsTimer2 库是在中断时做事, 每件事都要越快做完越好,还有, 这时中断在被禁止状态(interrupt is disable), 所以, 不要做会用到中断的事, 例如要避免做类似 Serial.print 的事 !本范例是每 1 ms 执行一次 ggyy( ); 所以, 你所有利用这来定时做的 myJob* 总运行时间要小于 1ms, 不然万一都要"几乎同时做"会来不及 !最后再提醒一下, 因为 MsTimer2 库会改变内部 timer2 定时器的 Prescaler, 也因为这样, 由 timer2 定时器帮忙做 PWM 的 pin 11 与 pin 3 就不能用 analogWrite 做 PWM 输出了 !

问答6

Q: 可是我需要定时做 Serial.print 怎办？ A: 那你应该用个 volatile 变量的 flag, 在 myJob* 内设定该 flag, 然后在 loop( ) 内检查该 flag 以决定是否要使用 Serial.print 打印资料! 注意, 这时在 loop( ) 内也必须尽量不要使用 delay( ) 以免太慢才 检查到 flag 的变化! 我这两个范例故意在 loop( ) 内使用 delay( ) 只是要示范说 可以随时把 MsTimer2 的定时功能关闭，然后可以随时重新启动定时做事!

问答7

Q: 我用 MsTimer2 库定时 1000 做一个时钟, 可是好像时钟不太准确 !

A: 那如果你是设定 1000 想要定时 1000ms 做一次把秒数加 1, 像这: MsTimer2::set( 1000, ggyy); // 1000 ms MsTimer2::start( ); 然后以为 ggyy( ) 是 每 1 秒做一次, 那就有点错了 ! Why ？？ 因为 使用内部 timer2, timer2 的计数器 counter 与 timer0 的都只有 8 bit, 受限于 8-bit 配合 Prescaler 64, 无法做到真的刚好 1ms, 它所谓的 1ms 其实是 1.024ms; 这在大部分的应用不会有问题, 但如果你要拿来做时钟, 就必须学 Arduino 系统在计算 millis( ) 的做法做修正: 在由 timer0 每 1.024 ms 发动的 ISR( ) 内, 它除了每次中断把 millis 加 1, 另外把一个偷用的变量 gg += 3; 就是每次中断 +3; 然后检查是否 >= 125, 如下:

if( gg >= 125) {

gg-= 125;

++ millis;

}

这个动作使得中断每过大约 41次或42次会偷偷调整 millis, 以便弥补每次少算的 0.024ms;

所以, 如果你要拿 MsTimer2 库来写时钟, 请不要设 1000, 改为设 1 代表 1.024 ms 会产生一次中断, 然后, 自己学 millis( ) 函数的做法:

void ggyy( ) {

static unsigned int ms = 0;

static unsigned char gg = 0;

++ms; gg+=3;

if(gg >= 125) { gg-=125; ++ms;}

if( ms < 1000) return;

ms -= 1000;

// 把秒 + 1

检查秒是否 >= 60 ...

...

} // ggyy(

*更多关于 Arduino 内部定时器与中断的说明可以参考: http://www.uchobby.com/index.php/2007/11/24/arduino-interrupts/ http://www.engblaze.com/microcontroller-tutorial-avr-and-arduino-timer-interrupts/ http://gammon.com.au/interrupts http://www.avrbeginners.net/architecture/timers/timers.html http://sphinx.mythic-beasts.com/~markt/ATmega-timers.html http://maxembedded.com/2011/07/avr-timers-ctc-mode/

2. 自己控制 timer2 定时器定时做多件事(教程, 设定timer2 定时器)

自己控制 timer2 定时器定时做多件事(教程, 设定timer2 定时器) https://www.arduino.cn/thread-12448-1-1.html (出处: Arduino中文社区)

昨天跟大家分享了自己控制 timer1 定时器做多件事： http://www.arduino.cn/thread-12445-1-1.html 即使你看不太懂程序内的许多句子， 仍然可以稍微修改就能用来"定时"做你要做的事 {:soso_e100:} 但是，如果你用了 Servo.h 库就不能自己控制 timer1 定时器了 {:soso_e115:} 所以，我跟大家再分享如何改为控制 timer2 定时器做多件事。

以下这范例只是把我上次写的控制 timer1 定时器做两件事的程序拿来

改为控制 timer2 定时器做两件事: 仍然是以不同的频率闪烁 pin 13 LED 与 pin 8 LED; 提醒别忘了 pin 8 的 LED 要串接大约 220 奥姆的电阻, 不过万一没有电阻, 那就多串接一个 LED 应该也可避免 LED 灯烧坏

使用 timer2 与 timer1 定时器做定时原理完全一样， 主要差别是 timer1 是 16bits， 但 timer2 (和 timer0) 只有 8 bits， 意思是 TCNT2, OCR2A, OCR2B 都是 8位, 其内容只能是 0 到 255 (十六进制 0xFF); 所以 myTOP 改用8位的 uint8_t, 也就是 unsigned char, 要注意的是, 既然程序内 myTOP 就是要给 timer2 定时器的计数缓存器(register) OCR2A 使用， 因此 myTOP 的最大值就只能到 255; 这范例中我们使用 24 刚好没问题 设定 myTOP 为 24 的理由在程序内的这段批注(注释): /// For Prescaler == 64 /// 1 秒 / (16 000 000 / 64) = 1/250000 = 0.000004 sec / per cycle /// 0.1 sec / 0.000004 sec -1 = 25000 -1 = 24999 /// 0.0001 sec / 0.000004 sec -1 = 25 -1 = 24 ///需要减去 1 是因为 CTC mode 在比到 TCNT2 == OCR2A 时要重设 TCNT2 并发动中断需要 1 个 cycle (tick) 请注意这里是假设你的 Arduino 是使用 16MHz 的频率。 还有, 虽然同样是设定 Prescaler 为 64，在 timer2 与 timer1 的设定也不太一样。

我们仍用 CTC mode(Clear Timer on Compare), 可是设定 timer2 与设定 timer1 为 CTC mode 方法不太一样, 所以如果你只是复制之前的 timer1 版本来乱改不看手册是不通的 ! 由 datasheet 知道 timer2 的 mode 由 WGM22, WGM21, WGM20 这 3 bit决定, 这三位是 010 表示用 mode 2 的 CTC 且 TOP 在 OCR2A; 所以, 我们要把 WGM21 设定为 1, 但是, 要注意 WGM22 在 TCCR2B, 而 WGM21 与 WGM20 在 TCCR2A; 是 0 的位就不管它, 所以要写 TCCR2A = ( 1 << WGM21 ); 以便把 WGM21 设定为 1; (程序中我故意定义了一个 Macro 宏 bbs(x) 来帮忙做 ( 1 << x ) 这件事) 请参考 ATmega328 datasheet 关于 Timer2/Counter2 (See p.158-162)： http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf

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// 控制 LED on pin 13亮灭, 每秒闪烁 2 次: 亮 0.25 秒灭 0.25 秒 ...

// LED on pin 8 每秒闪烁 1 次: 亮 0.5 秒灭 0.5 秒 ...

#define bbs(x) (1<

const int intA = 2500; // 2500 * 0.1 ms = 250ms

const int intB = 5000; // 5000 * 0.1 ms = 500ms = 0.5秒

// Prescaler 用 64

volatile int ggyy = 1; // 使用这当 Flag 给 ISR 使用 !

int ledPin =13;

int led8 = 8; // pin 8

/// For Prescaler == 64

/// 1 秒 / (16 000 000 / 64) = 1/250000 = 0.000004 sec / per cycle

/// 0.1 sec / 0.000004 sec -1 = 25000 -1 = 24999

/// 0.0001 sec / 0.000004 sec -1 = 25 -1 = 24

const uint8_t myTOP = 24; // 0.0001 sec when Prescaler == 64

///// Interrupt Service Routine for TIMER1 CTC on OCR1A as TOP

/// 注意以下名称是有意义的, 不可乱改 !

ISR(TIMER2_COMPA_vect)

{

static unsigned int aaa = 0;

static unsigned int bbb = 0;

++aaa; bbb++;

if(aaa == intA){

aaa=0; myJobOne( );

}

if(bbb == intB){

bbb=0; myJobTwo( );

}

}

void setup( ) {

pinMode(ledPin, OUTPUT);

pinMode(led8, OUTPUT); digitalWrite(led8, 1); // 故意

digitalWrite(ledPin, LOW); // turn Off the LED

setMyTimer2( );

}

void loop() {

//... 做其他事

// if( ggyy == 1) ...

}

void myJobOne( ) {

digitalWrite(ledPin, ggyy); // ggyy 是 0 或 1

ggyy = 1 - ggyy; // 给下次进入 用

}

void myJobTwo( ) {

digitalWrite(led8, ! digitalRead(led8)); // Toggle led8

}

////////

void setMyTimer2( ){

cli(); // 禁止中断

TCCR2A = bbs(WGM21); // CTC mode 2; Clear Timer on Compare, see p.158-162

TCCR2B = bbs(CS22); // Prescaler == 64; see p.162 in datasheet

///// 注意 WGM22 在 TCCR2B, 但 WGM21 与 WGM20 在 TCCR2A;

///// mode 由 WGM22, WGM21, WGM20 决定 (see datasheet p.158-162)

OCR2A = myTOP; // TOP count for CTC, 与 prescaler 有关

TCNT2=0; // counter 归零

TIMSK2 |= bbs(OCIE2A); // enable CTC for TIMER2_COMPA_vect

sei(); // 允许中断

}

/// ATmega328 datasheet http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf (p.158-162) //////////////////////

有了上面这精准度 0.1 ms 做中断的范例(使用 timer2 定时器)， 即使你使用 Servo.h 库(会用到 timer1 定时器)， 你仍然可以"定时"做某些事, 不会因 loop( ) { } 内有 delay( )影响到， 且应该也很容易修改为定时做三件或更多事。 注意这范例也是用两个不同的变数(变量 aaa, bbb)分别计数并检查 是否到了该做 myJobOne( ) 与 myJobTwo( ) 的时机 ! 所以要多设定一件事, 就仿照多弄个变量例如 ccc, 写个新工作的 function, 然后复制检查的 if 区块并稍微改一下即可

Q: 还有哪些要注意的吗 ？ A: 提醒 timer2 控制 pin 11 和 pin 3 的 PWM 输出, 所以改变 timer2 的 Prescaler 就不能再对 pin 3 和 pin 11 做 analogWrite( )了, 还有, Arduino 自带的 tone( ) 函数也会改变 timer2 的 Prescaler： http://arduino.cc/en/reference/tone 当然还要注意有些第三方的库也可能会使用 timer2 定时器, 其他注意事项请看可看我之前写的 “使用 MsTimer2 库” 的分享内容： http://www.arduino.cn/thread-12435-1-1.html

以及关于 “使用 TimerOne 库” 的分享： http://www.arduino.cn/thread-12441-1-1.html

更多关于中断(interrupt)的详细说明可以参考： http://gammon.com.au/interrupts http://www.uchobby.com/index.php/2007/11/24/arduino-interrupts/ http://www.engblaze.com/microcontroller-tutorial-avr-and-arduino-timer-interrupts http://www.avrbeginners.net/architecture/timers/timers.html http://letsmakerobots.com/node/28278 http://playground.arduino.cc/Main/MsTimer2

还有以下这三篇也很有用： http://sphinx.mythic-beasts.com/~markt/ATmega-timers.html http://maxembedded.com/2011/07/avr-timers-ctc-mode/ http://arduino.cc/en/Tutorial/SecretsOfArduinoPWM