PWM — maskinvaregenererte bølgeformer

Læringsmål

Etter leksjonen skal du kunne forklare duty cycle, konfigurere maskinvare-PWM og skille simulatorverifisering fra fysisk signalmåling.

Pulsbreddemodulasjon (PWM) lar timer-periferien generere en repeterende digital bølgeform mens CPU-en gjør annet arbeid.

Duty cycle

For en enkel PWM-bølge:

duty cycle = high-tid / periode

25 % duty cycle betyr at signalet er høyt en fjerdedel av perioden; 75 % betyr tre fjerdedeler.

Hvorfor bruke timeren?

En programvareløkke kan toggle en pinne, men bruker CPU-tid og påvirkes av annen kode. Hardware-PWM genereres av timer/output-compare-maskinvaren etter at den er konfigurert.

CPU-en konfigurerer normalt:

• waveform generation mode;
• timerklokke/prescaler;
• compare output mode;
• compare-verdi;
• retningen til output-pinnen.

ASM ↔ C

Konfigurer samme PWM-modus først med eksplisitte AVR-registeroperasjoner i assembler og deretter i C. Disassembler C-versjonen og finn registerskrivingen som svarer til hvert steg i databladet.

Endre duty cycle

Når timeren er konfigurert kan firmware endre compare-verdien for å endre duty cycle. Dette blir grunnlag for senere øvelser som LED-lysstyrke og enkel bølgeformgenerering.

Kvalifikasjon

Q1 verifiserer registerkonfigurasjon, instruksjonsflyt og modellert timer/output-compare-oppførsel. Den automatiserte C/Assembly-testen observerer OC0A/PB3-kanter gjennom simavr og måler duty cycle, som må samsvare med den konfigurerte bølgeformen på omtrent 25 %.

Q2 kreves for påstander om den elektriske bølgeformen, frekvensnøyaktighet, rise/fall, faktisk LED-lysstyrke eller målinger med instrumenter.

Prøv selv

Bygg C- og Assembly-variantene, sammenlign registerkonfigurasjonen og endre compare-verdien. Observer den modellerte timer-tilstanden.

Forventet resultat

Du kan knytte valgt PWM-modus, prescaler og compare-verdi til den forventede modellerte duty cycle.

Sjekk forståelsen

1. Hvorfor er maskinvare-PWM bedre enn en busy-loop for mange oppgaver?
2. Hva bestemmer duty cycle?
3. Hvorfor krever påstander om den fysiske bølgeformen Q2?

Neste

Fortsett til USART.