"Глюк" AVR таймера от кварца 32768 Гц

[alexgap]

Это не глюк, это просто грабля, на которую наступают почти все, кто добирается до работы таймера AVR микропроцессора в асинхронном режиме. Этот режим используется для реализации "спящих" часов реального времени, когда контроллер большую часть времени спит, а часы себе тикают и время и дату считают.

Асинхронный режим подразумевает подключение кварца к пинам TOSC1 и TOSC2. А теперь внимание, сладкие грабельки!

Прочитав даташит и написав код инициализации таймера в этом режиме все прекрасно работает. Почти работает. Но иногда при подаче питания таймер не стартует, прерывания не генерируются. В некоторых случаях таймер не стартует вообще, не запускаясь и с 100-ой попытки. Вообщем возникает ощущение, что какой-то плохой кварц, контроллер, корпус контроллера, флюс или что-то в этом духе (где-то здесь на Казусе была ветка об этом, но найти не могу).

А решается все просто. Нужно дождаться завершения инициализации таймера перед разрешением прерываний. В моем случае для процессора ATmega48PA это выглядит так:

// Таймер 2 работает с частотой 1 Гц.
// 32768 / 128 / 256 = 1 Гц.

Mcu.TimerCounter2.ASSR.AS2.Set();

// Предварительный делитель 128.
Mcu.TimerCounter2.TCCR2A.Value = (byte)(Mcu.TimerCounter2.TCCR2A.WGM21.Mask);
Mcu.TimerCounter2.TCCR2B.Value = (byte)(Mcu.TimerCounter2.TCCR2B.CS22.Mask | Mcu.TimerCounter2.TCCR2B.CS20.Mask);

Mcu.TimerCounter2.OCR2A.Value = 256 - 1;

Mcu.TimerCounter2.CompareMatchA += new InterruptEventHandler(TimerCounter2_CompareMatchB)  ;

// Ждем завершения инициализации таймера
// ------------------------------------------------------
// Datasheet page 156
while (Mcu.TimerCounter2.ASSR.TCR2AUB.Value)
     ;
while (Mcu.TimerCounter2.ASSR.TCR2BUB.Value)
     ;
while (Mcu.TimerCounter2.ASSR.OCR2AUB.Value)
     ;
while (Mcu.TimerCounter2.ASSR.TCN2UB.Value)
     ;

// Разрешение прерываний таймера
Mcu.TimerCounter2.TIFR2.OCF2A.Reset();
Mcu.TimerCounter2.TIMSK2.OCIE2A.Set();
// ------------------------------------------------------

// Готово, таймер готов к использованию!

Эта грабелька часто возникает из-за того, что в даташите там где описываются режимы таймера нет явной прямой ссылки на необходимость ожидания инициализации таймера в асинхронном режиме. Эта информация конечно-же в даташите имеется, но она "запакована" далековато от описания пинов управления режимами таймера. Поэтому каждый, кто хочет сделать наноамперные часы реального времени прямо на AVR, стабильно на эту граблю наступает и заканчивается все использованием DS1307

Но теперь вы предупреждены - если часовой генератор не работает или работает неустойчиво - см. в код инициализации таймера

--------------------------

В мире всего два типа людей: те у кого был ZX Spectrum, и те у кого его не было.

[Easyrider83]

У меня проблемы с пиком. Запустил точно так же часы реального времени. Кварц 32768, две емкости по 30пкФ. Часы идут, но отстают на 3 минуты за сутки. Питание хорошее, емкостей куча. Почему так? Кварца два, пробовал оба. Подозреваю, что кварцы дефективные.

[alexgap]

У меня проблемы с пиком. Запустил точно так же часы реального времени. Кварц 32768, две емкости по 30пкФ. Часы идут, но отстают на 3 минуты за сутки. Питание хорошее, емкостей куча. Почему так? Кварца два, пробовал оба. Подозреваю, что кварцы дефективные.

Либо кварц с дефектом, либо емкости неправильные. Из-за несоответствия емкостей параметрам кварца его частота резонанса может существенно сместиться. Обычно в каталогах пишут рекомендуемую емкость нагрузки для кварца, чаще всего мне попадаются часовые кварцы с CL = 12.5 пФ. Конденсаторы на пинах кварца расчиывают так:

С = 2 * CL - Cs

где

CL - рекомендуемая емкость нагрузки для кварца (см. в паспорте кварца)
Сs - паразитная емкость ножки контроллера

Если у вас С = 30 пФ, то это явно слишком много. Должно быть в районе 0-20 пФ в зависимости от паразитной емкости ножки используемого контроллера. Обычно в даташите на контроллер есть необходимое значение этой емкости или формула для расчета.

Слишком большая емкость С = 30 пФ вполне может объяснять отставание часов, так как с повышением емкости нагрузки кварца его резонансная частота уменьшается.

В моей схеме, например, С = 6 пФ.

[Easyrider83]

Ладно, спасибо. Схему собирал на макетке, у нее емкость связей огромная. И емкости ставил русские. А эти могут прыгать в любом направлении. Но опыт работы с таймером поимел, что и требовалось.

[dimka11]

Очень интересно, но вы просто описали один из вариантов граблей! Например я б на эти грабли не когда не стал так как у меня есть жосткая привычка инициализировать всю периферию МК а аж потом разрешать прерывания! И естественно в даташите не будут описывать эту процедура в разделе таймеры так как запрет прерываний нужно делать на всю периферию МК на время ее инициаоизации! И в даташите такая рекомендация есть и нет смысла ее повторять в каждом разделе! Наверное каждый заметил как составляет код генератор начального кода в CVAVR? Аж в самом конце инициализации мк он разрешает прерывания! Естественно если не выполнять рекомендации самого производителя, грабли неизбежны!

[md5sum]

Эта грабелька часто возникает из-за того, что в даташите там где описываются режимы таймера нет явной прямой ссылки на необходимость ожидания инициализации таймера в асинхронном режиме.

Странно, но в даташите Rev. 8161D–AVR–10/09 в пункте 17.9 это выделено.

Например я б на эти грабли не когда не стал так как у меня есть жосткая привычка инициализировать всю периферию МК а аж потом разрешать прерывания

Эти грабли возникнут (и вы на них встали-бы если не читать даташит) если вы не дождетесь (из даташит: Wait for TCN2xUB, OCR2xUB, and TCR2xUB) инициализации таймера (запуск генератора).
Просто прикиньте сколько тактов пройдет при работе МК на частоте хотя бы 8 МГц пока асинхронный генератор на частоте 32768 получит один импульс от кварца (примерно 244, а до "установившегося" режима еще больше) - этого достаточно, для того чтобы программа ушла из секции инициализации далеко в основной цикл.

[alexgap]

в даташите Rev. 8161D–AVR–10/09 в пункте 17.9 это выделено

Да, так и есть. Однако "плохие" привычки человека бегло читать и полагаться на предыдущий опыт (с синхронными режимами таймера) заставили меня благополучно пропустить секцию 17.9 К сожалению, не я один был пойман в эту "ловушку"

[DVD-RW]

Да да, не далее как вчера менял аж 5! кристаллов на двух контроллерах. Ёмкости туда-сюда ставил, а всё бестолку. Тактовая аж 20 МГц, а я 10 циклов подождал и погнал.

[berrymorr]

это точно для авр?
а почему вы на паскале пишете?

[v.chizhov]

есть еще один вариант глюка - часы отстают при частом "пробуждении" контроллера.
Контроллер Мега88, часы считают чисто бинарное время с максимальным программируемым интервалом 8 сек кварц (32768 / 1024 / 256). Основная программа пробуждается по внешнему прерыванию и сохраняет во внешний EEPROM значения часов и засыпает далее. Интервал поступления событий от 8 сек. до 3 суток, питание батарейное Li-ion. "Отставание" часов не зависит от кол-ва событий, а както странно зависит от частоты их поступления, например - если за сутки набирается 500 событий - отставание часов 1 и более ЧАСА, такое же кол-во событий за 7 суток приводит к отставанию часов на 10 сек ... 1 мин. Может кто-то с таким сталкивался и подскажет что делать.