Mudanças no periférico Timer (#65)

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peripherals/timer/README.md

@@ -1,4 +1,4 @@
-# Timer
+# Timer
 
 Esta é uma implementação para um periférico de _timer_ de 32 bits em VHDL com 6 níveis de comparação / saídas.
 
@@ -16,7 +16,7 @@ Esta é uma implementação para um periférico de _timer_ de 32 bits em VHDL co
 - `top_counter`: um sinal de configuração para a frequência do rearme automático. Não é utilizado no modo `0b00` (Oneshot mode).  
 - `compare`: o sinal de configuração para o valor de comparação do contador interno. Sua ação depende do modo de funcionamento configurado pelo sinal `timer_mode` (mais informações em [Modos de Funcionamento](#modos-de-funcionamento)).  
 - `output`: o sinal de saída do timer. Sua ação depende do modo de funcionamento configurado pelo sinal `timer_mode` (mais informações em [Modos de Funcionamento](#modos-de-funcionamento)).  
-
+- `dead_time`: o sinal de configuração para o tempo morto utilizado nos modos de saídas complementares. Utilizado nos modos [PWM mode - counter up/down](#pwm-mode---counter-updown-0b101) e [PWM mode - counter up](#pwm-mode---counter-up-0b110).
 
 ## Modos de funcionamento
 Quatro modos de operação para o timer foram implementados: __Oneshot mode__, que pode ser utilizado para uma _contagem simples_, **sem** um reciclo automático, e outros três modos, com reciclo automático, que podem ser utilizados para a geração de sinais periódicos como _PWMs_, sendo possível a configuração de frequência, ciclo tarefa e fase.
@@ -58,7 +58,7 @@ Simulação:
 </p>
 
 ### ClearOnCompare mode (`0b11`)
-Neste modo o contador interno do timer conta até valor máximo dele (o valor decimal 2^{32}-1) e é zerado automaticamente, definindo uma frequência de operação. Seus sinais de saída `output` ficam em níve alto sempre quando o contador estiver com seu valor entre os valores definidos para os `compare` **A** e **B**, criando pulsos de fase e largura definida.
+Neste modo o contador interno do timer conta até valor máximo dele (o valor decimal 2^{32}-1) e é zerado automaticamente, definindo uma frequência de operação. Seus sinais de saída `output` ficam em nível alto sempre quando o contador estiver com seu valor entre os valores definidos para os `compare` **A** e **B**, criando pulsos de fase e largura definida.
 - `output = 0` enquanto o contador interno for menor que `compare`.  
 - `output = 1` se contagem for maior que `compare`.  
 - A frequência de reciclo pode ser calculado como `F = F_CLOCK / (prescaler * (timer_top - 1))`.  
@@ -69,6 +69,76 @@ Simulação:
     <img width="100%" height="50%" src="testbench_timer_mode_03_wave.jpg">
 </p>
 
+### PWM mode - counter up/down (`0b101`)
+
+Este modo utiliza um contador interno que realiza contagem crescente até o valor máximo definido por `top_counter-1`e em seguida realiza a contagem decrescente até chegar a zero.
+Esse ciclo ocorre periodicamente, gerando uma forma de onda triangular.
+Os sinais de saída  `outputA` e `outputB` são complementares, ou seja, quando a saída A for 1, a saída B correspondente será 0. 
+Visando aplicações em circuitos eletrônicos, foi implementado um "tempo morto" entre as saídas, que é responsável por impedir que as saídas complementares sejam 1 ao mesmo tempo. O tempo morto pode ser configurado por meio do sinal `dead_time` e é definido em quantidade de contagens. 
+O valor de comparação é definido por meio do sinal `compareA` e serve como referência para mudança de nível das saídas, tanto na subida do contador, como na descida. Porém as transições irão ocorrer em `compareA-dead_time` e `compareA+dead_time`. 
+
+- A frequência de reciclo pode ser calculado como `F = F_CLOCK / (2 * prescaler * (top_counter - 1))`.  
+-  Os ciclos-tarefa podem ser calculados como `D = (compare-dead_time) / top_counter` e `D =(top_counter - compare + dead_time) / top_counter`.  
+- O tempo morto pode ser calculado como `t= (2*dead_time*prescaler)/F_CLOCK`
+
+ As imagem a seguir demonstram a simulação desse modo do timer. O `dead_time` configurado por software foi igual a 2 e os demais parâmetros e  valores de comparação selecionados  podem ser observados na lateral esquerda das imagens.
+
+<p align="center">
+    <img width="100%" height="50%" src="Simulacao1_Mode5.jpg">
+</p>
+<p align="center">
+    <img width="100%" height="50%" src="Simulacao2_Mode5.jpg">
+</p>
+
+As saídas do timer foram conectadas a pinos de saída, dessa forma, utilizando o osciloscópio é possível observar as formas de onda resultantes. As imagens abaixo demonstram as saídas geradas, utilizando os mesmos parâmetros mostrados na simulação.
+
+- Output_1A e output_1B
+
+<p align="center">
+    <img width="50%" height="50%" src="Medicao1_Mode5.JPG">
+</p>
+
+- Output_2A e output_2B
+
+<p align="center">
+    <img width="50%" height="50%" src="Medicao2_Mode5.JPG">
+</p>
+
+### PWM mode - counter up (`0b110`)
+
+Este modo utiliza um contador interno que realiza contagem crescente ,  ao alcançar o valor máximo definido por `top_counter-1`retorna para zero e inicia novamente a contagem. Esse ciclo ocorre periodicamente, gerando uma forma de onda dente de serra.
+Neste modo os sinais de saída  `outputA` e `outputB` também são complementares, ou seja, quando a saída A for 1, a saída B correspondente será 0. 
+Assim como no modo anterior, também foi implementado um "tempo morto" entre as saídas que pode ser configurado por meio do sinal `dead_time` que é definido em quantidade de contagens. 
+O valor de comparação é definido por meio do sinal `compareA` e serve como referência para mudança de nível das saídas. Neste modo, o valor de `top_counter` também faz com que ocorra a mudança de nível das saídas. As transições irão ocorrer em `compareA-dead_time` e `compareA+dead_time`, `top_counter-1-dead_time` e `0+dead_time`, de forma que as saídas nunca sejam 1 ao mesmo tempo. 
+
+- A frequência de reciclo pode ser calculado como `F = F_CLOCK / (prescaler * top_counter)`.  
+- Os ciclos-tarefa podem ser calculados como `D = (compare - (2 * dead_time)) / top_counter` e `D = (top_counter - compare - (2 * dead_time)) / top_counter`.  
+ - O tempo morto pode ser calculado como `t= (2*dead_time*prescaler)/F_CLOCK`
+
+Nas imagens abaixo é possível observar os resultados obtidos nesse modo do timer, utilizando um `dead_time` = 2 e demais parâmetros conforme exibidos na lateral esquerda das figuras.
+
+<p align="center">
+    <img width="100%" height="50%" src="Simulacao1_Mode6.jpg">
+</p>
+
+<p align="center">
+    <img width="100%" height="50%" src="Simulacao2_Mode6.jpg">
+</p>
+
+Por meio dos pinos de saída foram visualizadas no osciloscópio as formas de onda geradas . Seguem as imagens capturadas, demonstrando as saídas, considerando os mesmos parâmetros utilizados na simulação.
+
+- Output_0A e output_0B
+
+<p align="center">
+    <img width="50%" height="50%" src="Medicao0_Mode6.JPG">
+</p>
+
+- Output_2A e output_2B
+
+<p align="center">
+    <img width="50%" height="50%" src="Medicao2_Mode6.JPG">
+</p>
+
 ## Integração com o núcleo
 Simulação:
 <p align="center">
@@ -84,6 +154,7 @@ Simulação:
 - `void timer_set_compare1B(...);`  
 - `void timer_set_compare2A(...);`  
 - `void timer_set_compare2B(...);`  
+- `void timer_set_dead_time(...);`  
 - `uint32_t timer_get_output0A(void);`  
 - `uint32_t timer_get_output0B(void);`  
 - `uint32_t timer_get_output1A(void);`