ATTiny85 - 带 Timer1 的软件 UART

Question

所以最近我尝试为 ATTiny85 实现软件 UART（仅限 TX）。 我想用内部Timer1驱动它。

定时器应以波特率的频率中断。 每个 ISR 都会发送一位，直到没有任何东西可以发送并且中断将再次被禁用。

（注：F_CPU=1000000 ；保险丝为出厂默认值（E:FF, H:DF, L:62））

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>
#include <stdint.h>

#define SET(reg, pos) (reg |= 1<<(pos))
#define FLP(reg, pos) (reg ^= 1<<(pos))
#define CLR(reg, pos) (reg &= ~(1<<(pos)))
#define GET(reg, pos) (reg &  1<<(pos))

#define UART_TX_BIT PB1
#define UART_BAUDRATE 600

static volatile uint16_t txframe;

/* Timer1A interrupt at BAUDRATE */
ISR(TIM1_COMPA_vect)
{
        /* Write current bit */
        if(txframe & 1) SET(PORTB, UART_TX_BIT);
        else            CLR(PORTB, UART_TX_BIT);

        /*
         * If the 1 mark at the end of txframe is reached,
         * disable interrupts (stop transmitting)
         */
        if(txframe == 1) CLR(TIMSK, OCIE1A);

        txframe >>= 1;
}

static void uart_putc(const char c)
{
        /* Wait until pending txframe is transmitted */
        do {
                sei();
                __asm__ __volatile__ ("nop");
                cli();
        }while(txframe);

        /* MARK . STOP | DATA | START */
        txframe = (0b11<<9) | ((uint16_t) c<<1) | 0;

        /* Enable timer interrupt and clear flag */
        SET(TIMSK, OCIE1A);
        SET(TIFR, OCF1A);
        sei();
}

static void uart_init()
{
        uint8_t sreg = SREG;

        cli();

        /* Set timer1 (CK) to CTC with divisor of 8 */
        TCCR1 = _BV(CTC1) | _BV(CS12);

        /* Set BAUDRATE clock divisor */
        OCR1A = (uint8_t) ((uint32_t) (F_CPU/8)/UART_BAUDRATE)-1;

        /* Enable and pull TX Pin to HIGH */
        SET(DDRB, UART_TX_BIT);
        SET(PORTB, UART_TX_BIT);

        txframe = 0;

        SET(TIFR, OCF1A);
        sreg = SREG;
}

int main()
{
        uart_init();

        for(;;) {
                uart_putc('A');
                _delay_ms(2000);
        }
}

使用此设置，接收器仅接收 0x00 或 0xFF，偶尔还会收到其他一些垃圾（取决于波特率）

最终，我尝试在没有中断的情况下实现相同的目标：

#define UART_FALLBACK_DELAY() _delay_us(1000000UL/UART_BAUDRATE)

static void uart_putc_fallback(uint8_t c)
{
        uint8_t sreg = SREG;
        cli();

        /* Start */
        CLR(PORTB, UART_TX_BIT);
        UART_FALLBACK_DELAY();
        /* Data */
        for(int i = 0; i < 8; i++, c>>=1) {
                if(c&1) SET(PORTB, UART_TX_BIT);
                else    CLR(PORTB, UART_TX_BIT);
                UART_FALLBACK_DELAY();
        }
        /* Stop */
        SET(PORTB, UART_TX_BIT);
        UART_FALLBACK_DELAY();

        SREG = sreg;
}

static void uart_putc_fallback2(const char c)
{
        uint8_t sreg = SREG;
        cli();

        txframe = (0b11<<9) | ((uint16_t) c<<1) | 0;

        while(txframe) {
                if(txframe & 1) SET(PORTB,UART_TX_BIT);
                else            CLR(PORTB,UART_TX_BIT);
                txframe >>= 1;
                UART_FALLBACK_DELAY();
        }

        SREG = sreg;
}

令人惊讶的是，这两个函数都按预期工作，所以我想我在搞砸 Timer1。 遗憾的是我没有示波器，所以我无法手动检查信号。 但总的来说，使用 Timer1 时信号似乎有点慢。 设置应该每 1664µs 中断一次：

• 波特率 = 600Hz
• CK = 1MHz
• 定时器 1DIV = 8
• Timer1CK = CK/Timer1DIV = 125kHz
• OCR1A = Timer1CK/波特率 = 208
• 延迟 = (Timer1DIV * OCR1A)/CK = (8*208)/1MHz = 1664µs

谁能告诉，为什么中断方法没有按预期工作？

---

更多信息：

• Vcc = ~4.52V (~25°C) 振荡器应该足够准确
• Timer1 预分频比，表 12-5
• 定时器 1 概述
• 默认情况下，Timer1 使用 CK (1MHz) 而不是 PCK（我已经尝试手动将其设置为 CK）
• 工具链：avr-gcc

Answer 1

我想我发现了一个可能导致您所看到的问题。

在 CTC 模式下，该定时器在达到OCR1C后清除计数器...

您似乎没有在代码中设置OCR1C ，因此计时器的周期将基于OCR1C发生的任何事情（通电时为0 ）。

这是一件容易错过的事情（ OCR1C与OCR1A ）！

我认为您可以通过在此处添加一行来设置此寄存器来使您的代码工作...

    /* Set BAUDRATE clock divisor */
    uint8_t match = (uint8_t) ((uint32_t) (F_CPU/8)/UART_BAUDRATE)-1;

    OCR1A = match;    // Generate interrupt on match to drive ISR 
    OCR1C = match;    // Clear counter on match to define period

如果是这样，请报告 - 如果不是，我们将继续寻找！