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제8장 8051의 기능- 2강 3. 8051 타이머/카운터 8051은 두개의 독립된 16비트 타이머/카운터(타이머/카운터0, 타이머/카운터1)를 내장하고 있으며, 시간과 펄스폭의 계측, 외부 이벤트의 계수는 물론, 일정간격으로 반복하여 인트럽트를 발생 시킬 수 있다. 이것은 타이머 또 카운터로서 동작 되도록 구성 되어 있다. 타이머 기능으로서 사용할 때는 타이머/카운터 레지스터는 각 머신 사이클마다 인크리먼트된다. 머신 사이클은 12개의 발진 주기를 구성하며 카운터 비는 발진 주파수의 1/12이 된다. 카운터 기능에서 레지스터는 외부 입력 핀 T0,T1,T2에서 1에서 0으로 변화에 따라 증가한다. 8052의 타이머는 3개의 작동 모드 즉, 포착 모드(Capture Mode), 자동 리로드 모드(Auto Reload Mode), 보오레이트 발생기 모드 (Baudrate Generator Mode)를 가지고 있다. 타이머/카운터 0은 SFR 영역내의 TL0, TH0 레지스터를 사용하며 타이머/카운터1은 TL1, TH1 레지스터를 사용한다. 카운터로 사용할 때는 각 레지스터 쌍은 업 카운터로서 사용된다. 이 카운터 레지스터가 오버플로우(즉 FFh - 00h)가 발생하면 TF(Timer overflow)가 세트된다. 만약 타이머로 사용할 때는 설정된 값과 같게 되면 인터럽트가 발생한다. 타이머/카운터 1의 경우는 시리얼 포트의 비동기 통신모드에 있어서 보레이트 발생기로서 동작시킬 수 있다. 타이머/카운터는 TMOD(Timer Mode Resister) 와 TCON(Timer Control Resister)의 2개의 레지스터로 제어한다. 3-1. TMOD 레지스터 TMOD레지스터는 아래그림 에 나타낸 바와 같으며 이 레지스터의 C/T비트에 따라타이머 또는 카운터로서 사용하게 된다. TMOD 레지스터의 SFR영역에서의 주소는 89H이다. GATE비트는 외부 인터럽트 단자 (INT0, INT1)에 동기시켜 타이머/카운터를 동작 시키도록 제어한다. 이 비트가 1로 세트되어 있으면, 외부 인터럽트 단자가 H레벨 때 에 타이머/카운터로 동작하고 L레벨일때는 타이머/카운터 동작이 정지된다. GATE비트가 0이 될 경우는, 외부 인터럽트 단자에는 영향을 받지 않고 타이머/카운터로서 작동시킬 수 있다. C/T 비트가 0일 때는 내부 클럭 카운팅, 즉 타이머로서 동작하게 된다. 내부 클럭의 경우는 발진 주기를 12로 나눈 클럭신호가 입력된다 . C/T비트가 1일 경우는 외부입력 즉, 카운터로서 동작하게 된다. 외부 입력신호는 T0 및 T1의 각 단자에 입력되는 신호에 따라서 카운터 레지스터가 증가된다. 이때 외부에서 입력되는 신호는 H레벨 기간과 L레벨 기간이 최저 1명령 사이클(12클록)이상 이 되어야 한다.  3-2. TCON 레지스터 TCON 레지스터는 윗 그림에 나타낸 바와 같으며 타이커/카운터 제어에는 상외 4비트만 사용하고 하위 4비트는 외부 인터럽트 제어에 사용된다. TR(Timer Run) 비트는 타이머/카운터를 ON/OFF 하는 데 사용되며 TR비트가 1이면 ON(Start) 되고 0이면 OFF(Stop)된다. TF(Timer overFlow) 비트는 타이머/ 카운터 레지스터가 오버플로우가 되면 1로세트되며, 이때 인터럽트가 인에이블 되어 있으면 인터럽트를 요구하고 8051이 인터럽트를 받으면 TF플래그는 자동작으로 클리어 된다.  3-3. 모드 0 32분주 5비트 프리스케일러가 있는 8비트 타이머/카운터로서 동작한다. 특수 기능 레지스터중의 하나인 TL의 하위 5비트를 32분주용으로 사용하고, TH를 8비트 카운터로서 사용한다. 따라서 13비트의 레지스터로 구성된다. 유효한 비트 전부가 1에서 0으로 될 때에 TCON의 이터럽트 플래그 TF가 세트되기 때문에, TH를 적당한 값으로 세트시킴으로서 다시 인터럽트 요청까지의 시간을 제어 할 수 있다. 이 때 타이머 런 제어비트 TR은 클리어 되지 않기 때문에 필요에 따라서 TL1 = 0; 을 하여 소프트웨어적으로 클리어 시킨다. 3-4. 모드 1 기본적인 동작은 모드0과 같지만, TH와 TL을 레지스터 쌍으로 사용한 16비트 타이머/카운터로서 동작한다. 3-5. 모드 2 TL을 8비트 카운터로서 사용하고 오버플로우가 발생하면 TH에 세트되어 있던 값이 다시 TL에 저장된다. 이를 오토 리로드(Auto Reload)라 하며 TH의 값은 처음에 세트시킨 값을 그대로 가지고 있다. 3-6. 모드 3 (타이머/카운터0) 타이머/카운터0의 모드3은 상위 8비트와 하위 8비트가 독립된 2개의 8비트 타이머/카운터로서 동작된다. 이때, 상위 8비트 타이머/카운터의 제어는 타이머/카운터1의 TF1과 TR1을 사용한다. 또, 하위 8비트는 타이머/카운터0용의 TF0와 TR0를 사용한다. 다만 이 모드의 경우 상위 8비트의 타이머/카운터 입력 신호는 외부 입력을 하지 않고 내부 클럭 만으로 되어진다. 3-7. 모드 3 (타이머/카운터1) 타이머/카운터1에 있어서 모드3은, 타이머/카운터0을 모드3에 설정한 경우 타이머/카운터1의 스타트/스톱제어를 할 수 없기 때문에, 대신에 타이머/카운터1의 스타트/스톱 제어를 행하는 모드이다. 다른 모드로부터 모드3에 설정됨으로써 타이머/카운터1은 정지하고 모드3에서 다른 모드로 설정됨으로써 설정된 모드에서 계수를 시작한다. 이와 같이 타이머/카운터0가 모드3인 경우에도 타이머/카운터1은 소프트웨어상에서는 TF1의 비트 기능만을 상실했다고 볼 수 있다. 타이머/카운터1은 TF1을 세트하지 않고도 오버플로우를 발생하여 1회의 펄스를 시리얼 포트로 송출할 수 있다. TIMER/COUNTER의 기능 요약 8031의 Timer/Count의 제어 1. 8031의 Timer/Counter 의 입력클록 1-1. CPU내부의 OSC의 클록을 1/12 분주한 클록을 계수하는 방법(Timer) 1-2. T0(14),T1(15) Pin으로 입력되는 외부펄스를 1/12 분주하여 계수하는 방법(Counter) 2. SFR 2-1. Timer/Counter1 : 8bit의 TH1 과 TL1 2-2. Timer/Counter0 : 8bit의 TH0 과 TL0 3. TMOD(0x89H) 레지스터(Mode Operater) 3-1. Timer/Counter1 : 3-1-1. GATE : T/C1을 외부 제어함=> 13(INT1)에 1(HIGH)일 때 외부제어 카운트를 시작함 13(INT1)에 0(LOW)일 때 외부제어 카운트를 정지함 3-1-2. C/T : T/C1의 입력클록을 결정함 0이면 내부클록 1/12 의 머신사이클을 계수하는 Timer Mode 1이면 외부클록(T1-15Pin)에 의한 Counter Mode 3-1-3. M1,M0 : T/C1의 Mode를 설정 3-2. Timer/Counter0 : 3-1-1. GATE : T/C0을 외부 제어함=> 12(INT0)에 1(HIGH)일 때 외부제어 카운트를 시작함 12(INT0)에 0(LOW)일 때 외부제어 카운트를 정지함 3-1-2. C/T : T/C0의 입력클록을 결정함 0이면 내부클록 1/12 의 머신사이클을 계수하는 Timer Mode 1이면 외부클록(T0-14Pin)에 의한 Counter Mode 3-1-3. M1,M0 : T/C0의 Mode를 설정(상동) 3-3. Mode : 3-3-1. Mode 0 : 13bit Timer/Counter(TL의 상위 3bit 사용불가) 3-3-2. Mode 1 : 16bit Timer/Counter 3-3-3. Mode 2 : Auto-Reload가 있는 8bit Timer/Counter 3-3-4. Mode 3 : - 2개의 8bit Timer/Counter(Timer 0) - Serial Port로 출력되는 Timer/Counter(Timer 1) 3-4. OverFlow : 8bit 또는 16bit로 Timer과 Counter를 설정할 때 0xff또는 0xffff에 1개의 펄스가 더해지면( + 0x01 또는 0x0001) 1값이 8bit 또는 16bit상위로 올 라가서 TF가 1이되고 하위는 0x00 또는 0x0000이 되는 것을 말함 4. TCON(0x88H) 레지스터 : Timer/Counter의 사용방법을 결정짐 4-1. TF1 : Timer/Counter 1의 OverFlow Flag bit(자동설정됨) 4-2. TR1 : Timer/Counter 1의 동작제어비트 4-2-1. 0이면 Counter 시작 4-2-2. 1이면 Counter 정지 4-3. TF0 : Timer/Counter 0의 Overflow Flag bit(자동설정됨) 4-4. TR0 : Timer/Counter 0의 동작제어비트 4-4-1. 0이면 Counter 시작 4-4-2. 1이면 Counter 정지 5. Timer/Counter Mode의 TH, TL Register의 계산실례 5-1. Mode 0 (인터럽트주기를 1msec로 가정함) 5-1-1. 머신사이클(내부클록)주파수(A) : 110592 /12( Cristal 11.0592MHz) 5-1-2. 내부클록 1개당 주기(B) : 1 / A = 0.000001085069444 초 5-1-3. 인터럽트 주기를 1msec로 하기위한 필요한 내부클록 수 = 0.001 / B = 921(0399h) 즉 921개의 내부클록이 발생되면 Overflow가 형성되어 Interrupt 가 발생 5-1-4. n개의 클록이 발생될 때 Overflow가 형성되어 Interrupt를 발생시키려면 ? TH,TL의 계수설정 = 13bit(0x1fff) - (n개의 내부클록 -1) 즉 0x1fff(8191) - [0x399(921)-1] = 0x1fff - 0x398 = 0x1c67(설정계수) 5-2. Mode 1 (인터럽트 주기를 10msec로 가정함) 5-1-1. 머신사이클(내부클록)주파수(A) : 110592 /12( Cristal 11.0592MHz) 5-1-2. 내부클록 1개당 주기(B) : 1 / A = 0.000001085069444 초 5-1-3. 인터럽트 주기를 10msec로 하기위한 필요한 내부클록 수 = 0.01 / B = 9216(2400h) 즉 9216개의 내부클록이 발생되면 Overflow가 형성되어 Interrupt 가 발생 5-1-4. n개의 클록이 발생될 때 Overflow가 형성되어 Interrupt를 발생시키려면 ? TH,TL의 계수설정 = 16bit(0xffff) - (n개의 내부클록 -1) 즉 0xffff - [0x2400(9216)-1] = 0xDBFE(설정계수) Result : TH = 0xDBH / TL = 0xFEH 5-3. Mode 2 (인터럽트 주기를 0.2msec로 가정함) 5-1-3. 인터럽트 주기를 0.2msec로 하기위한 필요한 내부클록 수 =184개 5-1-4. n개의 클록이 발생될 때 Overflow가 형성되어 Interrupt를 발생시키려면 ? TH의 계수설정 = 8bit(0xff) - (n개의 내부클록 -1) = 0x48 TL의 계수설정 = TH가 설정되면 TL은 자동설정(Auto Reload) |
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