📒 ❎ 🏳️‍🌈 AVR में मल्टीचैनल सॉफ्टवेयर PWM 🌉 🚱 💇🏿

मुझे पता नहीं है कि PWM क्या है और यह विशेष रूप से कैसे काम करता है? आप इंटरनेट पर आसानी से जानकारी प्राप्त कर सकते हैं। मैं केवल सामान्य अवधारणाओं को छूऊंगा। पीडब्लूएम पल्स चौड़ाई मॉडुलन है, (अंग्रेजी पीडब्लूएम - पल्स चौड़ाई मॉडुलन में) नाम से ही स्पष्ट है कि दालों और उनकी चौड़ाई के साथ कुछ जुड़ा हुआ है। यदि आप निरंतर आवृत्ति के दालों की चौड़ाई (अवधि) को बदलते हैं, तो आप नियंत्रित कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, प्रकाश स्रोत की चमक, मोटर शाफ्ट के रोटेशन की गति या किसी भी हीटिंग तत्व का तापमान। आमतौर पर, यह पीडब्लूएम की मदद से होता है कि माइक्रोकंट्रोलर इस तरह के लोड को नियंत्रित करता है। माइक्रोकंट्रोलर्स में PWM का हार्डवेयर कार्यान्वयन होता है, लेकिन, दुर्भाग्य से, हार्डवेयर PWM चैनलों की संख्या सीमित है, उदाहरण के लिए, उनमें से छह ATmega88, चार ATtiny2313 में, तीन ATmega8 में और ATTiny13 में केवल दो हैं। AVR में, PWM चैनल टाइमर और उनके OCRxx तुलना रजिस्टर का उपयोग करते हैं। उनकी सामग्री को बदलने और टाइमर के मापदंडों को सेट करके, कार्यों के आधार पर, रजिस्टर से जुड़े राज्य को नियंत्रित करना संभव है, आउटपुट इसे 1 या 0. भेजा जा सकता है। इसे नियंत्रक के किसी भी आउटपुट को नियंत्रित करके प्रोग्रामेटिक रूप से व्यवस्थित किया जा सकता है, और सबसे महत्वपूर्ण बात, बड़ी संख्या में PWM को लागू करना- बोर्ड हार्डवेयर पर है। व्यवहार में, चैनलों की संख्या केवल माइक्रोकंट्रोलर के पिन-आउट की संख्या तक सीमित है (कम से कम अगर हम मेगा या टिनी परिवारों के बारे में बात करते हैं)। जैसा कि यह निकला, एल्गोरिथ्म काफी सरल है, लेकिन मुझे इसे समझने और इसे पूरी तरह से महसूस करने में कुछ समय लगा।

यह एल्गोरिथ्म मूल Appnote AVR136: लो-जिटर मल्टी-चैनल सॉफ्टवेयर PWM में विस्तृत है। सॉफ्टवेयर कार्यान्वयन का सिद्धांत पीडब्लूएम मोड में टाइमर का अनुकरण करना है। आवश्यक पल्स अवधि क्रमशः चर द्वारा निर्धारित की जाती है, प्रत्येक चैनल के लिए एक (मेरे कोड में lev_ch1, lev_ch2, lev_ch3), और इन चरों के "जुड़वाँ" भी सेट होते हैं जो टाइमर की एक विशिष्ट अवधि के लिए मान को संग्रहीत करते हैं (मेरे कोड में buf_lev_ch1, buf_lev_ch2। buf_lev_ch3)। आठ-बिट टाइमर मुख्य एमके आवृत्ति पर शुरू होता है और एक अतिप्रवाह बाधा उत्पन्न करता है, अर्थात प्रत्येक 256 घड़ी चक्र। यह बाधित प्रसंस्करण प्रक्रिया की अवधि पर एक सीमा लगाता है - अगले अवरोध को याद नहीं करने के लिए 256 घड़ी चक्रों के भीतर रखना आवश्यक है। नतीजतन, एक पूर्ण पीडब्लूएम अवधि 256 * 256 = 65536 घड़ी चक्र के बराबर होती है। आठ-बिट काउंटर वेरिएबल (मेरे उदाहरण काउंटर में) एक-एक रुकावट को बढ़ाता है और पीडब्लूएम चक्र के अंदर स्थिति संकेतक के रूप में कार्य करता है। यह सब 1/256 पर PWM का एक रिज़ॉल्यूशन (न्यूनतम चरण), और (/ (256 * 256) पर पल्स आवृत्ति प्रदान करता है, जहां (माइक्रोकंट्रोलर के मास्टर ऑसिलेटर की आवृत्ति है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि माइक्रोकंट्रोलर की घड़ी की आवृत्ति काफी अधिक होनी चाहिए। मेरे उदाहरण में, ATtiny13 बाहरी जनरेटर के उपयोग के बिना उच्चतम संभव आवृत्ति पर चलता है - 9.6 मेगाहर्ट्ज। यह 9600000 / 655366146.5 हर्ट्ज की पीडब्लूएम अवधि देता है जो अधिकांश मामलों में काफी पर्याप्त है।
C कोड, ATtiny13 MK (आउटपुट PB0, PB1, PB2 पर तीन PWM चैनल) के विचार के कार्यान्वयन का एक उदाहरण:

#define F_CPU 9600000 //fuse LOW=0x7a #include <avr/interrupt.h> #include <util/delay.h> uint8_t counter=0; uint8_t lev_ch1, lev_ch2, lev_ch3; uint8_t buf_lev_ch1, buf_lev_ch2, buf_lev_ch3; void delay_ms(uint8_t ms) //  { while (ms) { _delay_ms(1); ms--; } } int main(void) { DDRB=0b00000111; //  PortB  0,1,2  TIMSK0 = 0b00000010; //      TCCR0B = 0b00000001; //  ,   sei(); //   lev_ch1=0; //  lev_ch2=64; //  lev_ch3=128; //  while (1) //  { for (uint8_t i=0;i<255;i++) { lev_ch1++; //  lev_ch2++; //  lev_ch3++; //  delay_ms(50); // 50 } } } ISR (TIM0_OVF_vect) //     { if (++counter==0) //     { buf_lev_ch1=lev_ch1; //   buf_lev_ch2=lev_ch2; buf_lev_ch3=lev_ch3; PORTB |=(1<<PB0)|(1<<PB1)|(1<<PB2); // 1    } if (counter==buf_lev_ch1) PORTB&=~(1<<PB1); // 0   if (counter==buf_lev_ch2) PORTB&=~(1<<PB0); //  if (counter==buf_lev_ch3) PORTB&=~(1<<PB2); // . }

मुझे लगता है कि सब कुछ काफी स्पष्ट है और स्पष्टीकरण बेमानी है। अवधि मान और उनके बफ़र्स के लिए, बड़ी संख्या में चैनल के साथ, सरणियों का उपयोग करना बेहतर हो सकता है, लेकिन इस उदाहरण में, मैंने ऐसा नहीं किया, अधिक स्पष्टता के लिए।
Avr-gcc-4.7.1 और avr-libc-1.8.0 पर परीक्षण किया गया। फर्मवेयर फ़ाइल का संकलन और प्राप्त करना:
avr-gcc -mmcu=attiny13 -Wall -Wstrict-prototypes -Os -mcall-prologues -std=c99 -o softPWM.obj softPWM.c
avr-objcopy -O ihex softPWM.obj softPWM.hex
उचित संचालन के लिए, आपको कम फ्यूज-बिट्स को 0x7a (आवृत्ति 9.6 मेगाहर्ट्ज) सेट करने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, यह इस तरह से किया जाता है:
avrdude -p t13 -c usbasp -U lfuse:w:0x7a:m

कोडांतरक में मेरा कार्यान्वयन विकल्प। कार्यक्रम पिछले सी कोड के समान ही करता है।

 ;   include- .list .equ DDRB= 0x17 .equ PORTB= 0x18 .equ RAMEND= 0x009f .equ SPL= 0x3d .equ TCCR0B= 0x33 .equ TIMSK0= 0x39 .equ SREG= 0x3f ;  ,      .def temp=R16 .def lev_ch1=R17 .def lev_ch2=R18 .def lev_ch3=R19 .def buf_lev_ch1=R13 .def buf_lev_ch2=R14 .def buf_lev_ch3=R15 .def counter=R20 .def delay0=R21 .def delay1=R22 .def delay2=R23 .cseg .org 0 ;   : rjmp RESET ; Reset Handler rjmp EXT_INT0 ; IRQ0 Handler rjmp PIN_CHG_IRQ ; PCINT0 Handler rjmp TIM0_OVF ; Timer0 Overflow Handler rjmp EE_RDY ; EEPROM Ready Handler rjmp ANA_COMP ; Analog Comparator Handler rjmp TIM0_COMPA ; Timer0 CompareA Handler rjmp TIM0_COMPB ; Timer0 CompareB Handler rjmp WATCHDOG ; Watchdog Interrupt Handler rjmp ADC_IRQ ; ADC Conversion Handler ;RESET: EXT_INT0: PIN_CHG_IRQ: ;TIM0_OVF: EE_RDY: ANA_COMP: TIM0_COMPA: TIM0_COMPB: WATCHDOG: ADC_IRQ: reti RESET: ldi temp,0b00000111 ;  PortB  PB0, PB1 out DDRB,temp ;  PB2  ldi temp,0 ;    out PORTB,temp ; PortB  0 ldi temp,low(RAMEND) ;  out SPL,temp ;  ldi temp,0b00000001 ; .  out TCCR0B,temp ;   ldi temp,0b00000010 ; .  out TIMSK0,temp ;    sei ;   start_pwm: ;   inc lev_ch1 ;   inc lev_ch2 ;   inc lev_ch3 ;    rcall delay ;     rjmp start_pwm delay: ;   ldi delay2,$01 ;   ldi delay1,$77 ;    ldi delay0,$00 ; $017700 -    50 loop: subi delay0,1 ;  sbci delay1,0 ;  sbci delay2,0 ;  brcc loop ret TIM0_OVF: ;    push temp ;     in temp,SREG ; temp  SREG   push temp inc counter ;     0 cpi counter,0 ;   0,   brne ch1_off ;      mov buf_lev_ch1,lev_ch1 ;   0 mov buf_lev_ch2,lev_ch2 ;    mov buf_lev_ch3,lev_ch3 ;     ldi temp,0b00000111 ;   out PORTB,temp ;   ch1_off: ;      cp counter,buf_lev_ch1 ;  ? brne ch2_off ; ,  -   cbi PORTB,0 ;   ch2_off: ;      cp counter,buf_lev_ch2 ;  ? brne ch3_off ; ,  -   cbi PORTB,1 ;   ch3_off: ;      cp counter,buf_lev_ch3 ;  ? brne irq_end ; ,  -      cbi PORTB,2 ; ,  irq_end: ;    pop temp ; SREG  temp out SREG,temp pop temp reti ;

एव्रा या तव्रम का उपयोग करके संकलित। फ़्यूज़-बिट्स के बारे में मत भूलना (ऊपर देखें)।

AVR में मल्टीचैनल सॉफ्टवेयर PWM

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