Arduino 外部中断重置内部定时器

Arduino 外部中断重置内部定时器

前言

• 本条博客的需求来源于自动驾驶中多传感器融合定位的硬件同步。
• 需要用GNSS1Hz的信号去重置lidar（10Hz）和camera（20Hz）的时钟。

一、准备工作

1. 实验器材：Ardunio UNO开发板；信号发生器；多通道示波器。
2. 需求：用1Hz方波的上升沿触发10Hz和20Hz的方波重置时钟。
3. UNO开发板接口配置：

   D2-----1Hz信号输入作为外部触发
   D13----10Hz的方波输出
   D7------20Hz的方波输出

4. 代码思路：

   1. 首先用MsTimer2将设置timer2为一个周期为25ms的时钟（25ms是20Hz方波的半个周期），然后用attachInterrupt设置一个外部中断.
   2. 当检测到上升沿RISING时外部中断被触发，进入到blink函数中，首先停止timer2，然后将两个输出引脚设置为高电平，并将下一轮的状态设置为低电平，然后使用MsTimer2::start()函数重新打开之前设置的时钟。
   3. 时钟调用flash函数，其中每执行一次，对20Hz的方波输出口进行高低电平状态转换，每执行两次，对10Hz的方波输出口进行高低电平状态转换。

二、代码

#include <MsTimer2.h>

volatile boolean output1 = HIGH;
volatile boolean output2 = HIGH;
volatile int i=0;

void flash() {
  digitalWrite(7, output1);
  output1 = !output1;
  
  if(i%2==1)
  {
    digitalWrite(13, output2);  // 状态翻转
    output2 = !output2;
   }
   i++;
}

void setup() {
  pinMode(13, OUTPUT);
  pinMode(7, OUTPUT);
  MsTimer2::set(25, flash); // 50ms period
  MsTimer2::start();  // enables the interrupt.
  attachInterrupt(0, blink, RISING);//当int.0电平改变时,触发中断函数blink   RISING
}

void loop() {
}

void blink()//中断函数
{
 MsTimer2::stop();
 digitalWrite(13, HIGH);
 digitalWrite(7, HIGH);
 output1 = LOW;
 output2 = LOW;
 i=0;
 MsTimer2::start();  // enables the interrupt.
}

三、实验效果

1. 设置1Hz的方波（外部中断触发）：

2. 观察示波器各个波形：

3. 延迟问题

看到20Hz的方波有3ms的延迟，这个我不太清楚问题出在哪里……

1.另，改用1.3hz方波进行外部中断触发

主要是为了避免和子波产生整数倍关系，更清晰明了地观察外部触发是否真正地重置了子波的时钟。

2. 观察示波器各个波形：

看到正在正常执行的子波，被外部中断示波器上的黄线触发后，立即转为高电平，并进入下一个时钟周期。但是这里的20hz方波存在3ms的延迟。

四、备注

1. Arduino UNO有三个定时器，

   timer0：一个被Arduino的delay(), millis()和micros()使用的8位定时器
   timer1：一个被Arduino的Servo()库使用的16位定时器
   timer2：一个被Arduino的Tone()库使用的8位定时器
   

版权声明：本文为CSDN博主「chenyfan_」的原创文章，遵循CC 4.0
BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_19887221/article/details/124820081

2. （1）如果你使用了 MsTimer2 库， 则 pin11 和 pin3 就不能再用做 PWM 输出了! 因为该 pin3 和 pin11 的 PWM 是靠 timer2 帮忙的! (tone()也是)
   （2）注意 Servo.h 库与 TimerOne 都是使用内部定时器 timer1 会影响pin9, pin10 的 PWM
   （3）tone() 使用 timer2 定时器; 若使用 Tone 库的 Tone 对象(Tone 变量)也是优先使用 timer2 定时器，若用两个 Tone 变量则 timer1 也会被用掉， 用三个 Tone 则连控制 millis( )的 timer0 也会被用掉。
   （4）别忘了， timer0 负责帮忙控制 pin 5 和 pin 6 的 PWM 输出。只要不去改变 timer 的 Prescaler 就不会影响其控制的 PWM pin， 但MsTimer2 库与 tone( )都会改变 Prescaler ! !

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3. 参考链接：Arduino教程——外部中断的使用
4. 一些可能有用的博客：
   Arduino基础篇（八）-- Arduino如何实现多线程（SCoop)
   Arduino基础篇（二）-- 常用的基本函数
   详解Arduino Uno开发板的引脚分配图及定义（重要且基础）
   Arduino教程——外部中断的使用 讲解很形象
   Arduino延迟函数delay()，以及为什么不应该使用它

总结

本文主要用了外部中断来重置内部定时器。
疑问：

1. 但这里涉及到中断优先级的问题，具体是定时器中断优先还是外部中断优先？本文并没有细究。

   我个人认为：
   - 如果外部触发的时候没有进入定时器中断的话，那是没有问题的。
   - 如果外部触发的时候程序已经进入了定时器中断，定时器中断就要更换输出口的高低电平位。如果程序出了定时器中断而没有进入外部中断的话，会导致该次外部触发无效；如果出了定时器中断后进入外部中断，则该次外部触发有效，但存在几行程序的延迟时间。
   - 一些拙见，不具有实际参考价值。

2. 另外20Hz信号为什么存在3ms的延迟，经实验验证得出结论是示波器不同通道扫描时间的问题。

致谢

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