# Temporizador

O i8254, o divisor de frequência e a medida de tempo com interrupções.

Página: https://resumos.rgo.pt/cadeiras/lc/temporizador/

O **temporizador** (i8254) é o periférico mais simples e o primeiro que vais programar: gera interrupções a um ritmo que tu defines. É também o relógio de todo o projeto, porque quase tudo o resto (ritmo de jogo, timeouts, medições) se conta em tiques dele. Perceber o divisor aqui é perceber metade dos periféricos seguintes.

## O relógio de entrada e o divisor

O i8254 recebe um relógio fixo de 1193182 Hz e divide-o por um **divisor** que tu programas, de 1 a 65535. A frequência de saída é a conta direta:

$$
f_{saída} = \frac{1193182}{\text{divisor}}
$$

![Cadeia do temporizador: o relógio fixo de 1193182 Hz dividido por 19886 produz interrupções a 60 Hz.](https://resumos.rgo.pt/cadeiras/lc/temporizador/figura-1.svg)

O modo habitual gera uma onda quadrada: a saída fica metade do período a 1 e metade a 0, e cada flanco pode gerar uma interrupção. Programar o temporizador é escolher o divisor para a frequência que queres e escrever os dois bytes dele (menos e mais significativo) no registo do contador, depois de enviar a palavra de controlo que seleciona o contador e o modo.

## Exemplo: 60 interrupções por segundo

A frequência usada nos trabalhos é 60 Hz. O divisor ideal seria $1193182 / 60 = 19886{,}37$, mas o divisor tem de ser inteiro, por isso programa-se 19886. A frequência real fica:

$$
f_{real} = \frac{1193182}{19886} = 60 + \frac{22}{19886} \approx 60{,}0011\ \text{Hz}
$$

porque $19886 \times 60 = 1193160$ e sobram 22. O erro é de cerca de uma parte em 55000: numa hora, o relógio desvia-se menos de um décimo de segundo. Confirma a conta correndo o programa: o divisor sai 19886 e a frequência real sai 60,0011 Hz.

```c
#include <stdio.h>

int main(void) {
    long clock = 1193182;
    int divisor = (int)(clock / 60);
    long real = (clock * 10000L) / divisor;
    printf("divisor=%d\n", divisor);
    printf("f=%ld.%04ld Hz\n", real / 10000, real % 10000);
    return 0;
}
```

Moral dupla: o hardware real raramente dá a frequência exata que pediste, e quase nunca isso importa, desde que saibas quantificar o desvio em vez de o ignorar.

Com 60 interrupções por segundo, cada tique vale $1/60$ de segundo (cerca de 16,7 ms). O contador da página anterior transforma-se em cronómetro: divide o número de tiques por 60 e tens segundos.

## Outra frequência: 100 Hz

Se precisares de mais resolução temporal, o método é o mesmo com outro alvo. Compara os dois casos:

Alvo 60 Hz, o caso dos trabalhos: divisor 19886, frequência real 60,0011 Hz, tique de 16,7 ms. Erro de uma parte em 55000.

Alvo 100 Hz: $1193182 / 100 = 11931{,}82$, programa-se o divisor 11931. A frequência real é $1193182 / 11931 \approx 100{,}0069$ Hz e cada tique vale 10 ms. Pagas o preço em interrupções por segundo: quase o dobro de atendimentos para o mesmo trabalho.

## Medir um intervalo conhecido

Para cronometrar algo, regista o contador no início e no fim e subtrai. Se o início foi no tique 120 e o fim no tique 453, passaram $453 - 120 = 333$ tiques, ou seja $333 / 60 = 5{,}55$ segundos. A resolução é de um tique: intervalos abaixo de 16,7 ms medem-se em zero ou um tique, sem meio termo. Quando precisares de mais precisão, a solução é subir a frequência (com um divisor menor) e pagar o preço em interrupções por segundo.

O contador dá a volta

O contador de tiques é um inteiro com tamanho finito. Se o usares como relógio durante muito tempo, ele transborda e a subtração fim menos início deixa de funcionar. Nos trabalhos, ou usas um contador de 32 bits (que a 60 Hz demora mais de dois anos a dar a volta) ou tratas o transbordo explicitamente na subtração.

## Para saber mais

*   [Programação do i8254 (OSDev)](https://osdev.wiki/wiki/Programmable_Interval_Timer): palavra de controlo, divisor e um exemplo `timer_phase` para comparar com o teu.
*   [Intel 8253/8254 (Wikipédia)](https://en.wikipedia.org/wiki/intel_8254): os três canais do chip e a que está ligado cada um no PC.

## Para levar para a próxima página

O temporizador é periódico e previsível: sabes sempre quando a próxima interrupção chega. O [Teclado](https://resumos.rgo.pt/cadeiras/lc/temporizador/teclado/) é o oposto: interrupções esporádicas, ditadas por dedos humanos, com bytes que é preciso descodificar um a um.