Home

Published

- 1 min read

Clock & Timer

Microcontroller Microprocessor c
img of Clock & Timer

Clock & Timer (สำหรับ ATmega328P / Arduino UNO)

1. พื้นฐานของ Arduino UNO R3 และ ATmega328P

  • Microcontroller: ATmega328P
  • ความเร็วสัญญาณนาฬิกา: 16 MHz
  • หน่วยความจำ:
    • 32KB Flash
    • 2KB SRAM
    • 1KB EEPROM
  • พอร์ตอินพุต/เอาต์พุต:
    • 14 Digital I/O
    • 6 Analog input
    • 6 PWM

2. ระบบสัญญาณนาฬิกา (Clock Systems)

แบ่งออกเป็นหลายประเภท โดยแต่ละตัวมีบทบาทต่างกัน เช่น:

Clock ชนิดหน้าที่
clkCPUสัญญาณนาฬิกาหลักของ CPU
clkI/Oสำหรับ I/O modules เช่น Timer, SPI, USART
clkFLASHควบคุม Flash Memory
clkASYใช้กับ Asynchronous Timer เช่น RTC
clkADCใช้ใน ADC โดยเฉพาะ เพื่อความแม่นยำสูง

โมดูลที่ไม่ใช้งานสามารถปิด clock ได้เพื่อประหยัดพลังงาน

3. แหล่งที่มาของสัญญาณนาฬิกา (Clock Sources)

  • Internal RC Oscillator (8 MHz) – ใช้ง่าย ไม่แม่นยำมาก
  • Low Power Crystal Oscillator – ใช้กับ XTAL1, XTAL2 สำหรับงานทั่วไป
  • Low Frequency Crystal Oscillator (32.768 kHz) – ใช้ใน RTC
  • External Clock – กำหนดความถี่จากภายนอก
  • Prescaler – ตัวหารความถี่ เพื่อควบคุมการใช้พลังงาน

ตัวเลือก Clock ถูกกำหนดผ่านบิต CKSEL[3:0] เช่น:

  • 0000: External Clock
  • 0010: Calibrated Internal RC
  • 1111-1000: Low Power Crystal

4. Prescaler & Clock Division

ใช้เพื่อแบ่งความถี่ของ clock system เช่น:

CLKPS[3:0]Division Factor
00001 (ไม่หาร)
00012
……
1000256

5. Timer/Counter (โดยเฉพาะ TC0 – Timer/Counter 0 ขนาด 8-bit)

  • ใช้กำหนดช่วงเวลาการทำงาน หรือสร้าง PWM
  • Registers สำคัญ:
    • TCCR: ควบคุมการทำงานของ Timer
    • TCNT: ค่า count ปัจจุบัน
    • OCR: ค่าเปรียบเทียบเพื่อ trigger event
  • ทำงานได้ทั้งแบบ Count Up/Down, CTC, Fast PWM

6. Arduino Functions ที่เกี่ยวข้องกับ Timer

ฟังก์ชันคำอธิบาย
delay(ms)หยุดโปรแกรมตามเวลาที่กำหนด (ms)
delayMicroseconds(us)หน่วย microsecond
millis()เวลาที่ผ่านมาตั้งแต่เริ่มทำงาน (ms)
micros()เวลาที่ผ่านมาตั้งแต่เริ่มทำงาน (us)

7. ตัวอย่างโค้ด Arduino

แบบใช้ delay()

   
void loop() {
  Serial.println("MSG1");
  delay(1000);
}

ข้อเสีย: หยุดโปรแกรมทั้งหมด

แบบใช้ millis()

   
unsigned long last_time = 0;
void loop() {
  if(millis() - last_time > 1000) {
    last_time = millis();
    Serial.println("MSG1");
  }
}

ข้อดี: ทำงานอย่างต่อเนื่องแบบ non-blocking

8. Timing Diagram

ในเอกสารมีไดอะแกรมประกอบหลายชุด แสดงพฤติกรรมของ Timer ภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ:

  • แบบไม่มี prescaler
  • แบบมี prescaler (เช่น /8)
  • แบบใช้ OCR ตั้งค่า TOP

สรุปสุดท้าย

ระบบนาฬิกาและตัวจับเวลาใน ATmega328P มีความยืดหยุ่นสูง ใช้ในการควบคุมเวลา, การสร้างสัญญาณ PWM และการจัดการพลังงาน ผ่านการตั้งค่าต่าง ๆ ของ clock source, prescaler และ timer/counter ได้อย่างละเอียด