Curs 3 - Intreruperi și Timere în Embedded Systems

Acest curs explorează întreruperile și timerele, componente esențiale pentru controlul eficient al hardware-ului într-un sistem embedded.

1. Ce sunt întreruperile?

O întrerupere este un semnal hardware sau software care întrerupe execuția normală a programului pentru a executa o rutină specifică (ISR - Interrupt Service Routine). Acest mecanism permite procesorului să reacționeze rapid la evenimente externe.

2. Tipuri de întreruperi

- Întreruperi hardware: Generate de periferice (ex: apăsarea unui buton, sosirea unui caracter pe UART).

- Întreruperi software: Declanșate de program (ex: întreruperi software pentru switching de task-uri într-un RTOS).

- Întreruperi mascabile și nemascabile: Unele întreruperi pot fi dezactivate (mascabile), altele sunt critice și nu pot fi oprite (ex: reset hardware).

3. Configurarea unei întreruperi GPIO

Exemplu de întrerupere declanșată la apăsarea unui buton pe un microcontroler ARM Cortex-M:

void EXTI0_IRQHandler(void) {
    if (EXTI->PR & (1 << 0)) {  // Verifică dacă întreruperea pe pinul 0 este activă
        // Cod executat la întrerupere
        EXTI->PR |= (1 << 0);  // Confirmă întreruperea
    }
}

void init_interrupt_gpio(void) {
    // Configurare GPIO ca intrare
    // Activare întrerupere externă pe GPIO0
}

4. Timere în Embedded Systems

Timerele sunt module hardware care permit contorizarea timpului sau generarea de semnale periodice. Sunt esențiale pentru sarcini precum generarea PWM, măsurarea timpului sau declanșarea acțiunilor periodice.

5. Tipuri de Timere

- Timere pe 8/16/32 de biți: Diferența constă în precizia și domeniul de măsurare.

- Timere simple: Contorizează și declanșează o întrerupere la un anumit număr.

- Timere PWM (Pulse Width Modulation): Generare de semnale cu ciclu de funcționare variabil.

- Timere de watchdog: Resetează sistemul în caz de blocare.

6. Configurarea unui Timer

Exemplu de configurare a unui timer pe un microcontroler STM32 pentru generarea unei întreruperi la fiecare 1ms:

void TIM2_IRQHandler(void) {
    if (TIM2->SR & TIM_SR_UIF) {  // Verificare flag update
        TIM2->SR &= ~TIM_SR_UIF;  // Resetare flag
        // Cod executat la fiecare 1ms
    }
}

void init_timer(void) {
    // Configurare timer cu prescaler și frecvență de întrerupere
    TIM2->PSC = 7999;
    TIM2->ARR = 1000;
    TIM2->DIER |= TIM_DIER_UIE;
    TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN;
    NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);
}

7. Generarea de PWM cu un Timer

PWM (Pulse Width Modulation) este utilizat pentru controlul motoarelor, reglarea intensității LED-urilor și alte aplicații. Se obține variind ciclul de funcționare al unui semnal dreptunghiular.

void init_pwm(void) {
    // Configurare Timer în mod PWM
    TIM3->PSC = 7999;
    TIM3->ARR = 1000;
    TIM3->CCR1 = 500; // 50% duty cycle
    TIM3->CCMR1 |= (6 << TIM_CCMR1_OC1M_Pos); // PWM Mode 1
    TIM3->CCER |= TIM_CCER_CC1E;
    TIM3->CR1 |= TIM_CR1_CEN;
}

8. Interacțiunea între Timere și Întreruperi

Timerele pot fi utilizate pentru a genera întreruperi periodice, iar întreruperile pot fi folosite pentru a reacționa la evenimente în timp real. De exemplu, un timer poate declanșa o întrerupere pentru a citi un senzor la fiecare 10ms.

Resurse suplimentare:

• Interrupts and Timers in Embedded Systems
• PWM Basics
• STM32 Timer and Interrupts