原创 AVR的PWM波(转)

2007-6-19 09:10 3294 5 5 分类: MCU/ 嵌入式

(1)一个实例:<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />


这个程序是用ICC的向导生成的,很简单。


T0是作为普通8位定时器,频率100KHz,每次中断将PB0pin1)状态反转,产生的是200KHz占空比50%的方波。


T1是作为工作模式9:相频可调PWM波发生器,频率初始化16KHz,占空比50%。请注意:


TCNT1T0的定时器计数值,就是每个定时器时钟加1,和普通定时器的计数值寄存器作用一样。


OCR<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />1A作为比较的TOP值。 OCR1B作为匹配输出值。


TCNT1的值增加到OCR1B相等时,OC1B(pin18)清零,就是对应低电平;


然后TCNT1继续增加到OCR1A(就是TOP)的值,然后TCNT1开始减少,这个中间,OC1BPin18)状态不变;当TCNT1减少到OCR1B相等时,OC1Bpin18)置1,就是对应高电平。 然后TCNT1继续减少到0x00(就是BOTTOM),然后TCNT1又开始增加,这个中间,OC1Bpin18)状态不变。


OCR1B的值与OCR1A的比值就是PWM的占空比! 所以这个值必须比OCR1A小。当OCR1B0时,PWM波就一直为低电平(相当于占空比为0);当OCR1BOCR1A时,PWM波就一直为高电平(相当于占空比为100);当OCR1BOCR1A的一半时,PWM波就是占空比为50%。


   你可以修改OCR1B的值,然后重新下载程序运行,看看占空比的改变;也可以修改OCR1A的值,然后重新下载程序运行,看看频率的改变,不过要注意修改OCR1A时,同时注意OCR1B的值不要比OCR1A大。


   模式9算是PWM生成中最复杂的一种,只要你理解了这个,对别的几种PWM都好理解。


TCNT0 = 0xB0; //set count 


OCR0 = 0x50;


即使工作在normal模式下,这个OCR0仍然在和TCNT0进行比较,一旦匹配后,就会产生中断或者改变OC0脚上的电平(产生PWM)。改变这个值,就会改变中断发生的时间,或者改变OC0脚上的方波的频率了。


T1定时器1的模式9,相频修正模式,可以用来产生波形非常完整的PWM波。TCNT1设置初值,增加到0xFFFF的时间,然后从0开始计数,这个理解是正确的。可以画一个波形图对应理解一下:画一个占空比50%的方波,高电平上平分为12两段,低电平上平分为34两段。


1就是TCCNT1从初值加,-->0xFFFF阶段,这个阶段OCR1B为高电平;


2就是TCCNT10x00-->OCR1B阶段,这个阶段为高电平;匹配后,变为低电平


3就是TCCNT1OCR1B-->OCR1A阶段,这个阶段为低电平;


4就是TCCNT1OCR1A-->OCR1B阶段,这个阶段为低电平;匹配后,变为高电平


TCCNT1的初值,就是保证第一段高电平的时间,这样才能形成一个完整周期的方波。而且,这个初值应该根据OCR1B的值而设,就是TCCNT1 = 0xffff-OCR1B+1;这样才能保证时间的匹配。


如果是模式9,那么每次变化后,算出占空比,算出OCR1B的值并赋值,会自动在下一个周期改变占空比为新值。easy。。。重点是:每次给OCR1B赋值,会在 下一个 周期改变占空比。


//实例:利用pwm控制led光暗及峰鳴器音量大小


//ICC-AVR application builder : 2005-4-18 12:46:03 


// Target : M16 


// Crystal: 4.0000Mhz 




#include <iom16v.h> 


#include <macros.h> 


#define uchar unsigned char


#define uint unsigned int


void port_init(void);


void timer0_init(void);


void init_devices(void);


void delay_short(uint t);


uchar scan_key(void);


 


void port_init(void) 



 PORTA = 0x00; 


 DDRA  = 0x00; 


 PORTB = BIT(PB3); 


 DDRB  = BIT(PB3); 


 PORTC = 0x00; //m103 output only 


 DDRC  = 0x00; 


 PORTD = 0x00; 


 DDRD  = 0x00; 



// WGM: PWM Phase correct


// desired value: 1KHz


// actual value:  0.980KHz (-2.0%)


void timer0_init(void) 



 TCCR0 = 0x00; //stop 


 TCNT0 = 0x01; //set count 


 OCR0  = 0xFF;  //set compare 


 TCCR0 = 0x62; //start timer ; 相位修正, 8分頻



//call this routine to initialize all peripherals 


void init_devices(void) 



 //stop errant interrupts until set up 


 CLI(); //disable all interrupts 


 port_init(); 


 timer0_init(); 


 MCUCR = 0x00; 


 GICR  = 0x00; 


 TIMSK = 0x00; //timer interrupt sources 


 SEI(); //re-enable interrupts 


 //all peripherals are now initialized 


}


void delay_short(uint t) // 短延時


{


  uint i;


  for (i=0;i<t;i++);


}


uchar scan_key(void)  // 按鍵掃瞄



  uchar v;


  


  v = 0;     


  


  if ((PIND & 0x07) != 0x07)


  {


 


  if ((PIND & 0x01) == 0) 


  {


   v = 1;


    delay_short(1000);  


  }


  


  if ((PIND & 0x2) == 0) 


  {


    v = 2;


    delay_short(1000);  


  }


   


  if ((PIND & 0x4) == 0) 


  {


    v = 3;


    delay_short(1000);  


  }


  };


  while((PIND & 0x07) != 0x07);   // 判斷按鍵是不是放開   


  return v;  


}


// 


void main(void) 


{  


 uchar key, OCR0_V;


 


 init_devices(); 


 OCR0_V = 0xff;


 


 while(1)


 {


   key = scan_key();


   


   if (key > 0)


   {


     if (key==1) // 減少佔空比


    { 


      OCR0_V -= 10;


      OCR0 = OCR0_V;


    };


    


     if (key==2) // 增加佔空比


    { 


      OCR0_V += 10;


      OCR0 = OCR0_V;


    };    


    


     if (key==3) // 全黑,佔空比為100% 


    { 


      OCR0_V = 0xff;


      OCR0 = OCR0_V;


    };      


   }


 }; 




 


實驗板接線:


PB3 -----> JA.1 JM


PD0 -----> K1


PD1 -----> K2


PD2 -----> K3


(2)相关详细理论说明:


符号定义:


BOTTOM 计数器计到0x0000 时即达到BOTTOM 


MAX    计数器计到0xFFFF ( 十进制的65535) 时即达到MAX 


TOP    计数器计到计数序列的最大值时即达到TOP 


       TOP 值可以为固定值0x00FF0x01FF 0x03FF,或是存储于寄存器 OCR1AICR1里的数值,具体有赖于工作模式 5种工作类型 


  1  普通模式 WGM1=0 


    51的普通模式差不多,有TOV1溢出中断标志,发生于MAX(0xFFFF) 


    1 采用内部计数时钟     用于 ICP捕捉输入场合---测量脉宽/红外解码 


        (捕捉输入功能可以工作在多种模式下,而不单单只是普通模式


    2 采用外部计数脉冲输入  用于 计数,测频 


    其他的应用,采用其他模式更为方便,不需要像51般费神 


     


  2 CTC模式 [比较匹配时清零定时器模式] WGM1=4,12 


     51的自动重载模式差不多 


     1 用于输出50%占空比的方波信号 


     2 用于产生准确的连续定时信号 


     WGM1=4时, 最大值由OCR1A设定,TOP时产生OCF1A比较匹配中断标志 


     WGM1=12时,最大值由ICF1设定, TOP时产生ICF1输入捕捉中断标志 


           ------如果TOP=MAXTOP时也会产生TOV1溢出中断标志 


     :WGM=15时,也能实现从OC1A输出方波,而且具备双缓冲功能 


     计算公式: fOCn="fclk"_IO/(2*N*(1+TOP)) 


                   变量N 代表预分频因子(18642561024)T2多了(32128)两级。      


      


  3 快速PWM模式 WGM1=5,6,7,14,15  


    单斜波计数,用于输出高频率的PWM信号(比双斜波的高一倍频率


    都有TOV1溢出中断,发生于TOP[不是MAX,跟普通模式,CTC模式不一样


    比较匹配后可以产生OCF1x比较匹配中断


      WGM1=5, 最大值为0x00FF 8位分辨率 


      WGM1=6, 最大值为0x01FF 9位分辨率 


      WGM1=7, 最大值为0x03FF10位分辨率  


     WGM1=14,最大值由ICF1设定, TOP时产生ICF1输入捕捉中断 (单缓冲


     WGM1=15,最大值由OCR1A设定,TOP时产生OCF1A比较匹配中断(双缓冲,OC1A将没有PWM能力,最多只能输出方波


     改变TOP值时必须保证新的TOP值不小于所有比较寄存器的数值 


    注意,即使OCR1A/B设为0x0000,也会输出一个定时器时钟周期的窄脉冲,而不是一直为低电平 


    计算公式:fPWM=fclk_IO/(N*(1+TOP)) 


  4 相位修正PWM模式 WGM1=1,2,3,10,11  


    双斜波计数,用于输出高精度的,相位准确的,对称的PWM信号 


    都有TOV1溢出中断,但发生在BOOTOM 


    比较匹配后可以产生OCF1x比较匹配中断


      WGM1=1, 最大值为0x00FF 8位分辨率 


      WGM1=2, 最大值为0x01FF 9位分辨率 


      WGM1=3, 最大值为0x03FF10位分辨率  


     WGM1=10,最大值由ICF1设定, TOP时产生ICF1输入捕捉中断 (单缓冲


     WGM1=11,最大值由OCR1A设定,TOP时产生OCF1A比较匹配中断(双缓冲,OC1A将没有PWM能力,最多只能输出方波


    改变TOP值时必须保证新的TOP值不小于所有比较寄存器的数值 


    可以输出0%~100%占空比的PWM信号 


    若要在T/C 运行时改变TOP 值,最好用相位与频率修正模式代替相位修正模式。若TOP保持不变,那么这两种工作模式实际没有区别 


    计算公式:fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP) 


  5 相位与频率修正PWM模式 WGM1=89  


    双斜波计数,用于输出高精度的、相位与频率都准确的PWM波形 


    都有TOV1溢出中断,但发生在BOOTOM 


    比较匹配后可以产生OCF1x比较匹配中断


     WGM1=8,最大值由ICF1设定, TOP时产生ICF1输入捕捉中断 (单缓冲


     WGM1=9,最大值由OCR1A设定,TOP时产生OCF1A比较匹配中断(双缓冲,OC1A将没有PWM能力,最多只能输出方波


    相频修正修正PWM 模式与相位修正PWM 模式的主要区别在于OCR1x 寄存器的更新时间 


    改变TOP值时必须保证新的TOP值不小于所有比较寄存器的数值 


    可以输出0%~100%占空比的PWM信号 


    使用固定TOP 值时最好使用ICR1 寄存器定义TOP。这样OCR1A就可以用于在OC1A输出PWM 波。 


    但是,如果PWM 基频不断变化(通过改变TOP) OCR1A的双缓冲特性使其更适合于这个应用。 


    计算公式:fPWM=fclk_IO/(2*N*TOP) 


 

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