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システムタイマー

 
　USOでは、１０ｍｓごとにタスクが指定したカウント値を−１します。

　このデクリメント操作で、カウント値が０になれば、対応するタスクを
　WAITからREADYに状態遷移させます。

　カウント値のデクリメントとタスクの状態遷移は、関数timer_handlerが
　担当します。関数timer_handlerの定義は、以下です。
  void timer_handler(void)
  {
    UWORD tmp;
    UBYTE i ;

    tmp = (ready ^ vldtsk) ^ suspend ;
    for ( i = 0 ; i <= TSK_ID_MAX ; i++ ) {
      if ( tmp & 1 ) {
        tcb[i].wcount-- ;
        if ( tcb[i].wcount == 0 ) { rsm_tsk(i); }
      }
      tmp >>= 1 ;
    }
  }

　１０ｍｓごとに関数timer_handlerをコールするシステム
　タイマーが必要です。

　タイマー割込みは、マイコンの仕様とコンパイラ仕様により、様々
　ですが、１０ｍｓごとに関数timer_handlerをコールできれば、USO
　が時間待ちを代行します。

　一般に、タイマー割込み利用には、次の２つを定義します。


　ここでは、H8/Tiny、H8/3048F、AVRの１０ｍｓタイマー
　割込み実現例を説明します。




H8/Tinyの１０ｍｓタイマー割込み

　H8/Tinyは、タイマーＡ、Ｖ、Ｗの３種のタイマー／カウンタを持ちます。

　タイマーＶを利用し、１６ＭＨｚのシステムクロックで動作とします。

　タイマーＶは、プリスケーラで、１６ＭＨｚをより低い周波数に変換
　できる機能を持ちます。１６ＭＨｚを６４分周して、２５０ｋＨｚを
　生成します。

　このクロックが、８ビットカウンタに入ります。２５０ｋＨｚ＝４ｕｓ
　を２５０回カウントすると、１ｍｓになります。ここまでがタイマーＶ
　単体で実現できることです。０から２５０までカウントしたならば、
　また０に戻すことができるので（コンペアマッチ処理と呼ばれます）
　コンペアマッチモードで動作させます。

　１ｍｓごとにタイマー割込みを発生できるので、１０回数えて１０ｍｓ
　ごとのイベントとします。このためにカウンタ変数os_cntを用意します。

　タイマーＶのモード指定は、次の関数で実現します。
  void init_timerV(void)
  {
    TV.TCRV0.BYTE = 0x4b ;
    TV.TCRV1.BIT.ICKS = 0 ;
    TV.TCSRV.BIT.CMFA = ON ;
    /* set compare match value */
    TV.TCORA = 250 ;
    TV.TCORB = 255 ;
    /* real time monitor counter */
    os_cnt = 0 ;
  }
　１ｍｓごとにタイマー割込みが発生するので、変数os_cntをインクリメント
　し、１０になったならば０に戻します。そのときに、関数timer_handlerの
　内容を実行します。
  void int_timerv(void)
  {
    UBYTE dummy ;
    UWORD tmp;
    /* dummy read */
    dummy = TV.TCSRV.BIT.CMFA;
    TV.TCSRV.BIT.CMFA = OFF ;
    /*-----------------*/
    /* check WAIT task */
    /*-----------------*/
    os_cnt++ ;
    if ( os_cnt == 10 ) {
      os_cnt = 0 ;
      /* find tasks in WAIT */
      tmp = (ready ^ vldtsk) ^ suspend ;
      for ( dummy = 0 ; dummy < TSK_ID_MAX ; dummy++ ) {
        if ( tmp & 1 ) {
          tcb[dummy].wcount-- ;
          if ( tcb[dummy].wcount == 0 ) { rsm_tsk(dummy); }
        }
        tmp >>= 1 ;
      }
    }
  }

　



H8/3048Fの１０ｍｓタイマー割込み

　H8/3048Fは、ITUと呼ぶ５個のタイマー／カウンタを持ちます。
　　ITU => Integrated Timer Unit

　ITU0を利用し、１６ＭＨｚのシステムクロックで動作とします。

　ITU0は、１６ビットのカウンタをもち、このカウンタで
　１６ＭＨｚをより低い周波数に変換できる機能を持ちます。
　１６ＭＨｚを16000分周して、１ｋＨｚ＝１ｍｓを生成します。

　ここまでがITU0が単体で実現できることです。16000までカウントした
　ならば、また０に戻すことができるので（コンペアマッチ処理）、その
　モードで動作させます。

　１ｍｓごとにタイマー割込みを発生できるので、１０回数えて１０ｍｓ
　ごとのイベントとします。このためにカウンタ変数os_cntを用意します。

　ITU0のモード指定は、次の関数で実現します。
  unsigned char os_cnt ;

  void init_timer0(void)
  {
    /* stop timer */
    ITU.TSTR.BIT.STR0 = OFF ;
    /* TOER : Timer Output Enable Register */
    ITU.TOER.BYTE = 0 ;
    /* TIOR : Timer I/O Control Register */
    ITU0.TIOR.BYTE = 0 ;
    /* TCR : Timer Control Register */
    ITU0.TCR.BYTE = 0x20 ;
    /* TIER : Timer Interrupt Enable Register */
    ITU0.TIER.BIT.IMIEA = ON ;
    /* reference */
    ITU0.GRA = 16000 ;
    ITU0.GRB = 65535 ;
    /* counter */
    ITU0.TCNT = 0 ;
    /* start timer */
    ITU.TSTR.BIT.STR0 = ON ;
    /* set os counter */
    os_cnt = 10 ;
  }
　１ｍｓごとにタイマー割込みが発生するので、変数os_cntをインクリメント
　し、１０になったならば０に戻します。そのとき、同時に関数timer_handler
　を起動します。
  #pragma interrupt int_imia0
  void int_imia0(void)
  {
    unsigned char dummy ;
    /* clear flag */
    dummy = ITU0.TSR.BIT.IMFA ;
    ITU0.TSR.BIT.IMFA = OFF ;
    /* os handling */
    os_cnt-- ;
    if ( os_cnt > 0 ) return ;
    os_cnt = 10 ;
    timer_handler();
  }




AVRの１０ｍｓタイマー割込み

　AVRシリーズは、タイマー０とタイマー１を必ずもつので、どちらを
　利用するかを先に決めておきます。

　ここでは、タイマー０を利用します。

　タイマー０は、プリスケーラで、システムクロックを８、６４、２５６、
　１０２４のいずれかに分周できます。１０．２４ＭＨｚをシステムクロックに
　分周比を１０２４とすると、１０ｋＨｚを生成します。

　タイマー０には、８ビットのカウンタがあるので、このカウンタでさらに
　１００分周して、１００Ｈｚを生成します。この１００Ｈｚが、１０ｍｓ
　ごとの割込み周期になります。

　タイマー０では、オーバーフロー割込みのみ利用できるで、２５５から０に
　カウンタの値が遷移するときに、割込みが発生します。割込みが発生したら
　関数timer_handlerをコールします。

　また、カウンタの値を２５６−１００＝１５６に再設定します。
  SIGNAL( SIG_OVERFLOW0 )
  {
    /* set timer0 counter value */
    TCNT0 = 156 ;
    /* call timer handler */
    timer_handler();
  }
　タイマー０のプリスケーラの分周比を設定し、オーバーフロー割込みが
　発生するように初期化する関数を定義します。
  void init_timer0(void)
  {
    /* system clock divided by 1024 */
    TCCR0 = 0x05 ;
    /* set timer0 counter value */
    TCNT0 = 156 ;
    /* enable interrupt */
    TIMSK |= (1 << TOIE0) ;
  }




起動してからの経過時間

　USOを自分で利用してみると、1ms単位の待ち時間が欲しい
　場面が多発しました。

　LCDの初期化やA/Dコンバータの待ち時間を作り出したい場面
　では、１０ｍｓは意外に使いにくかったのです。

　そこで、WindowsのAPIにあるような、システムが起動してからの
　経過時間を参照できる関数を定義します。

  typedef unsigned long ULONG ;

  ULONG milli_cnt ;

  ULOGN milli_sec(void)
  {
    return milli_cnt ;
  }

　変数milli_cntは、１ｍｓごとにタイマー割込みを発生させて
　＋１していきます。

　このカウンタがあると、次のようにミリ秒単位の待ちを生成
　する関数delay_msを定義できます。
    typedef unsigned short UWORD ;

    void delay_ms(UWORD x)
    {
      ULONG mstarget ;
      /* calculate target interval */
      mstarget = milli_sec() + x ;
      /* delay */
      while ( milli_sec() < mstarget ) ;
    }
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