現在製作中のマイコン時計（仮）ではATtiny204を使用し、フォトインタラプタで駆動部の回転周期を計測する部分があります。この機能の実現のためにマイコンの周辺機能をいくつか組み合わせた事例として記録しておきます。
以下、21.のような数字および太字はATtiny204データシートの章番号と周辺機能の名前を指します。
概略
タイマー・カウンタBにインプットキャプチャ機能があるのでこれを使います。-->
21. 16-bit Timer/Counter Type B (TCB)H8などではタイマーユニットへの外部入力は専用に割り当てられている端子がありますが、最近のAVRではイベントシステム( → 14. Event System (EVSYS))を介しての入力となります。 Figure 21-1. Timer/Counter Type B Block Diagramにも、入力がEvent Systemとあります。
更にフォトインタラプタのアナログ出力を直接つなげるように、アナログコンパレータを使います。 → 28. Analog Comparator (AC)
VREFとAnalog Comparatorの設定
- 非反転(positive)入力: 入力ピン
- 反転(negative)入力: 内部VREF
- ヒステリシス: 50mV
アナログコンパレータは2つのアナログ信号の電圧を比較するものですが、今回は1本の入力を閾値で2値化したいだけなので、一方の入力に内部リファレンス電圧を使います。
18. Voltage Reference (VREF) CTRLAの「Bits 2:0 – DAC0REFSEL[2:0] AC0 Reference Select」について、「DAC」ですがこれは単独に使うD/Aではなくアナログコンパレータに接続されているD/Aということのようで、ここでNegative入力に使う電圧を選択できます。
VREF.CTRLA = VREF_ADC0REFSEL_1V1_gc;
// Positive input = AINP0, Negative input = voltage reference
AC0.MUXCTRLA = AC_MUXNEG_1_bm;
AC0.CTRLA = AC_HYSMODE_50mV_gc | AC_ENABLE_bm;
イベントシステムによるACとタイマーの接続
event channelにイベントソースを割り当て、userに提供するevent channelを選択するという2段階になっています。 参照: Figure 14-1. Block Diagram
アナログコンパレータの出力はasynchronous generatorになることができ、TCB0はasync userの0番として固定されています。
event channelとしてasynchronous channel の0番を使って接続するとこのようになります。
async channel 0 ← AC output
TCB0 ← async channel 0
EVSYS.ASYNCCH0 = EVSYS_ASYNCCH0_AC0_OUT_gc;
EVSYS.ASYNCUSER0 = EVSYS_ASYNCUSER0_ASYNCCH0_gc; // TCB0
タイマーの設定
Figure 21-5. Input Capture Frequency Measurement
まずクロックソースを設定します。ここで時間分解能と計測可能な周期の最長が決まります。１秒間に10回程度の周期を想定しているので、最大で1秒程度の時間が計れれば良いでしょう。
TCB自体のプリスケーラでは2分周までしか設定できませんが、TCAと同じクロックソースを使うモードがあります。今回は周期の長い信号を計測したいので、これを使います。TCAのクロック分周器であれば、最大1024分周までがサポートされています。64分周とすると、0.0192ms分解能で約1.3秒まで計測できます。(periperal clock 3.33MHzの場合)
TCAの設定について（20. 16-bit Timer/Counter Type A (TCA))、16ビットタイマーを2個8ビットに分けて使うsplit modeと区別する意味で、「シングルモード」という指定になります。
TCA0.SINGLE.CTRLA = TCB_CLKSEL_DIV64_gc | TCA_ENABLE_bm;
TCAは他の機能はまだ使わず、カウンタを回すだけなのでこれだけです。
TCBの設定
TCB0.CTRLA = TCB_CLKSEL_CLKTCA_gc;
TCB0.CTRLB = TCB_CNTMODE_FRQ_gc;
以上で、TCB0.CCMPに周期が取得されるようになります。
