R&D daily

16ビットを超える処理は32ビットタイマーを使え、って
ことでもあるけれど。実際stm32あたりでも、32ビットまで
実装されているタイマーは限られている。

まあ、lpcみたいにどれもこれも32ビットタイマー、
なんて実装のもあるし。
チップの設計思想なんだろけどね.....

stm32に関しては、沢山タイマーがあっても、そのうち
32ビット実装は1～2個なので、st的にはタイマーの
物理カウンタは16ビットあれば十分でしょ？と言いたいのか。
それ以上の事は、ソフトウエアでどうにでもなるよね？って
メッセージの気もする。。

まあ....まあ、そうなんだけど。

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ざっくり、だいたい動く（ときどきおかしい値が出る）んなら
簡単にコーディングできるけど、
ちゃんと動かすには、かなり考えないと出来ないよね....

適当な実装で、ときどきズッコケるタイマー処理コード
に付き合うことになると、流石にメンタル削れたりもするけどね。

現実的に、普通は16ビットの範囲で処理できるように、
プリスケーラーで動作クロックを落として、
タイマーレジスタを素直に設定できる範囲に
持ってきて処理をする。

原理的に時間分解能は下がってしまうが、その辺はさじ加減。

例えば、連続的に1Hz～20KHzとかの矩形波を作ろうとすると、
ソフトウエア処理は十分できても、タイマーの
分解能の限界が先に来て、
1Hzを設定値0xffffまででカバーできるように設定すると、
20KHz付近では設定できる周波数が、非常にとびとびになる。
このあたりで考えると、実質28ビットくらいは欲しい処。

では、と、プリスケーラ―の値を動的に書き換えると、
その瞬間に、一発だけ変な周期の割込みが発生したりとか、
これまた　上記の”まあ、だいたい動く” 一例となる。

これでもいいですよね？とねじ込む技術（キレたり、ゴネたりとか）
の方がお手軽ではあるのだが....

諸々コストを考えると、ねじ込む技術も大いにアリだけど、
ねじ込むばかりだと、段々行き詰っていくのも確か。

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16ビットタイマーがオーバーフローするのを
ソフトウエアでカウントして、目的のタイミングだけで、
処理を回すようにするとよいのだが。

#define TIMERCONST 200000;

static unsigned long buff = TIMERCONST;

void TIM2_IRQHandler(void) {

　　if (TIM2->SR & (1 << 1)) {
　　　　TIM2->SR = ~(1 << 1);

　　　　if (buff == 0){
　　　　　　buff = TIMERCONST;
　　　　　　// ここでインターバル処理など
　　　　}

　　　　if (buff > 0x10000){
　　　　　　buff -= 0x10000;
　　　　　　// ここでタイマー出力禁止（コンペアマッチで出力をする場合）
　　　　}
　　　　else {
　　　　　　TIM2->CCR1 += buff;
　　　　　　buff = 0;
　　　　　　// ここでタイマー出力許可（コンペアマッチで出力をする場合）
　　　　}
　　}
}

とまあ、こんな感じで記述すると、16ビットを超える
タイマー定数でのインターバル処理を実現できる。

この記述にも問題があって、buff値が
非常に小さくなると、CCR1の更新が間に合わなくなり、
カウンタ１ループ分、処理が遅れるタイミングが
できてくる。
（例えば初期値0x20001とか）

これはハードウエアの割込み処理応答に起因するので、
このままでは回避できず、処理間隔として上手く動かない
値が存在しているということになる。

簡単にソフトウエアで処理するとすれば、
この付近の値が設定されないように
事前にチェックし、近くて安全な値に変更する、
などが考えられる。

割込み応答や、優先順位の高い処理がどの程度あるか
によって、うまく動かない定数の範囲が変わっていくのだけど
DMAなんかも動かしているようなシステムだと、
どの程度まで余裕を見ればいいかの判断が難しい。

絶対安全、だからと言って、ハードウエアで
動かしているタイマーが数msecもズレる
ようだと、流石に意味をなさない。

長周期で動かしているインターバル処理を
成立させるために、
許容できる応答時間が非常に短いとか、
システムとしてはかなりダメな気がする。


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なので、もう一工夫して、

TIM2->CCR1 += buff;　

のbuffの値が小さくならないような処理を追加する。

void TIM2_IRQHandler(void) {

　　if (TIM2->SR & (1 << 1)) {
　　　　TIM2->SR = ~(1 << 1);

　　　　if (buff == 0){
　　　　　　buff = TIMERCONST;
　　　　　　// ここでインターバル処理など
　　　　}

　　　　if (buff > 0x10000){
　　　　　　if (buff < 0x20000){
　　　　　　　　buff -= (buff / 2);
　　　　　　　　TIM2->CCR1 += buff;
　　　　　　}
　　　　　　else {
　　　　　　　　buff -= 0x10000;
　　　　　　}
　　　　　　// ここでタイマー出力禁止（コンペアマッチで出力をする場合）
　　　　}
　　　　else {
　　　　　　TIM2->CCR1 += buff;
　　　　　　buff = 0;
　　　　　　// ここでタイマー出力許可（コンペアマッチで出力をする場合）
　　　　}
　　}
}

こんな感じにして、最後の引き算の結果が
小さくなりすぎないようにしてやる。

これで、タイマーが誤作動するような危険なタイミングを回避しつつ
必要な割り込み処理の応答も、シビアではなくなる。
（割込み処理の間隔が、0x10000以上から始めた場合、
0x7fff以下にはならない）

この記述で、めでたく16ビットタイマーで、
16ビット超のイベント間隔と時間分解能を両立できる。

つづく