Arduino 내부 타이머 마스터하기: 정확한 타이밍을 위한 CTC 모드 활용법

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프로젝트 소개

개요

정확한 시간 측정이 필요할 때 delay() 함수는 CPU를 점유하여 다른 작업을 못 하게 만듭니다. 내부 타이머와 인터럽트를 사용하면 백그라운드에서 시간을 세면서 메인 루프는 다른 작업을 수행할 수 있습니다.

작동 원리: Timer0 CTC 모드

ATmega328P 데이터시트의 타이머 블록 다이어그램을 보면:

1. 클럭(16MHz) → 프리스케일러 → 제어 로직 → TCNT0 레지스터 증가
2. TCNT0 값이 OCR0A 레지스터와 일치하면(Compare Match) 인터럽트 발생
3. 이것이 CTC 모드 (Clear Timer on Compare)입니다.

프리스케일러 설정 (TCCR0B 레지스터)

OCR0A 값 계산 (1ms 인터벌 예시)

타이머 클럭 = 16MHz / 64 = 250,000 Hz (주기 4µs)

1ms = 1000µs → 1000 / 4 = 250 카운트 필요

CTC 모드에서는 0부터 세므로 OCR0A = 249 (0xF9)

실전 예제: 1초마다 LED 토글

int timer = 0;
bool state = false;

void setup() {
  pinMode(13, OUTPUT);
  
  // Timer0 CTC 모드 설정
  TCCR0A = (1 << WGM01);        // CTC 모드
  OCR0A = 0xF9;                 // 249 → 1ms 인터벌
  TIMSK0 = (1 << OCIE0A);       // 비교 매치 인터럽트 활성화
  sei();                        // 전역 인터럽트 허용
  TCCR0B = (1 << CS01) | (1 << CS00);  // 프리스케일러 64 (마지막에 설정!)
}

void loop() {
  if (timer >= 1000) {  // 1000ms = 1초
    state = !state;
    timer = 0;
  }
  digitalWrite(13, state);
}

ISR(TIMER0_COMPA_vect) {
  timer++;  // 1ms마다 증가
}

중요 포인트

• 프리스케일러는 마지막에 설정 - 설정 즉시 타이머 카운트 시작
• 타이머 정지하려면 TCCR0B 모든 비트 클리어
• Timer0은 millis(), delay(), analogWrite() (핀 5, 6)에도 사용되므로 변경 시 주의
• 더 복잡한 타이밍 필요 시 Timer1(16비트), Timer2(8비트) 활용 가능

회로도

LED 양극 → 220Ω 저항 → 핀 13, 음극 → GND. 기본 내장 LED(핀 13) 사용 시 저항 생략 가능.