CADRS Cvičenie 10: Rozdiel medzi revíziami

Z SensorWiki

Aktuálna revízia z 10:08, 1. október 2010

Obsah

1 Generovanie PWM pomocou 16-bitového počítadla a časovača T1

Generovanie PWM pomocou 16-bitového počítadla a časovača T1

Literatúra:

Rekapitulácia

Máte k dispozícii vývojovú dosku MiniMEXLE (popis,schéma zapojenia) a s procesorom ATmega88 (datasheet) a prípadne aj testovací program mexletest2.hex.

V tejto úlohe sa predpokladá znalosť funkcie časovača T1 z prednášky (datasheet, str. 87 -- 115). Procesor je nakonfigurovaný na prácu s externým kryštálovým oscilátorom 18,432 MHz (fuses). Demonštračný program je tuto: mexletest2.hex

PWM

V niektorých aplikáciach potrebujeme premenlivú šírku impulzu, v iných nás viac zaujíma stredná hodnota napätia, impulzy sa naopak snažíme vyfiltrovať. Dôležité sú dva parametre: frekvencia a tzv. plnenie (pozri obr.).

$T_{on}$ je doba, počas ktorej je výstup v log. 1 a $T_{off}$ je čas v log. nule. Celková perióda signálu je $T_{total}$ .

$T_{total} = T_{on} + T_{off}$

Plnenie (duty cycle) je pre obdĺžnikový signál definované ako

$D = \frac{T_{on}}{T_{total}} = \frac{T_{on}}{T_{on} + T_{off}}$

A výstupné napätie

$V_{out} = D V_{in} = \frac{T_{on}}{T_{total}} V_{in}$

Ako vidno, výstupné napätie môžeme meniť zmenou periódy $T_{on}$ .

Ak je T_on 0, V_out je tiež 0, ak je T_on T_total, potom V_out je maximalne.

Úlohy

Program doplňte podľa pokynov asistenta a odsimulujte.
Pozn.: Treba vypnúť optimalizáciu! (Project/Project options Pozri obr.)
Doplňte chýbajúce časti programu tak, aby LED blikala s frekvenciou 1 s.
Vyskúšajte na svojej doske.

T1: režim PWM

V režime PWM (Pulse Width Modulation) môžeme použiť T1 ako 8,9 alebo 10-bitový, voľnobežný PWM generátor. Timer/Counter 1 funguje ako počítadlo, ktoré ráta najprv smerom nahor od 0x0000 až po vybraný TOP (8bit -> 0x00FF, 9bit -> 0x01FF, 10bit -> 0x03FF), tam sa otočí a počíta zasa smerom nadol až po 0x0000 a toto sa opakuje stále dokola.

Keď sa hodnota počítadla zhoduje s obsahom porovnávacívch registrov (OCR1A, OCR1B), zmení sa aj hodnota na výstupných pinoch OCA1 a OCB1 nasledovne:

COM1X1 COM1X0   Čo urobí s OCX1

  0      0        nič
  0      1        nič
  1      0      smerom nahor: 0 pri zhode
                smerom nadol: 1 pri zhode
  1      1      smerom nahor: 1 pri zhode
                smerom nadol: 0 pri zhode

V registri TCCR1A musíme nastaviť:

COM1A1 -> bit7 
COM1A0 -> bit6 
COM1B1 -> bit5 
COM1B0 -> bit4

To, ktorý režim PWM chceme používať sa nastavuje bitmi PWM10 (bit0 v TCCR1A) a PWM11 (bit1 v TCCR1A) takto:

PWM11  PWM10  Režim

 0      0       PWM zakázané
 0      1       8-bit PWM
 1      0       9-bit PWM
 1      1      10-bit PWM

Príklad:

Na obrázku je priebeh PWM signálu s plnením 25% tak ako opúšťa procesor (červený) a po vyfiltrovaní RC členom R20 C16 (zelený). Perióda PWM je 3,56 ms (281,25 Hz), $T_{on}$ je 0,9 ms, $T_{off}$ je 2,65 ms. $T_{63}$ (zelený priebeh) je 100 us. Osciloskop: 500us/d., 2.00V/d. Parametre: Timer0, mode 8-bit Fast PWM, Prescaler 1:256, OCR0A = 63.

Príklad: AVR ExamplePWMgenerator.c

Úloha

Vyhodnotením prechodového deja identifikujte veľkosť kondenzátora vo výstupnom filtri.
Navrhnite vhodnú frekvenciu PWM a demonštrujte.

Návrat na zoznam cvičení...

Zdroj: „https://senzor.robotika.sk/sensorwiki/index.php?title=CADRS_Cvičenie_10&oldid=2192“

Kategórie:

@@ Riadok 1: / Riadok 1: @@
 [[Obrázok:MexleBanner.png|center]]
-== 16-bitové počítadlo a časovač T1 s prerušením ==
+== Generovanie PWM pomocou 16-bitového počítadla a časovača T1 ==
 Literatúra:
@@ Riadok 8: / Riadok 8: @@
 * [http://www.avrfreaks.net/index.php?name=PNphpBB2&file=viewtopic&t=55347 The traps when using interrupts]
 * [http://www.kar.elf.stuba.sk/predmety/mmp/pdf/AVR-C-Timers.pdf Ako používať časovače v AVR C]
+* [http://www.ermicro.com/blog/?p=224 PWM tutorial]
 * [http://www.kar.elf.stuba.sk/predmety/mmp/pdf/PreruseniaAVR.pdf Prednáška o prerušeniach] (Ing. Chamraz)
@@ Riadok 14: / Riadok 15: @@
 Máte k dispozícii vývojovú dosku '''MiniMEXLE''' ([http://virtuallab.kar.elf.stuba.sk/robowiki/index.php?title=Mexle popis],[[Médiá:MiniMexleSchematic.jpg|schéma zapojenia]]) a s procesorom ATmega88 ([http://ap.urpi.fei.stuba.sk/mmp/ATmega88.pdf datasheet]) a prípadne aj testovací program [[Médiá:MexleTest2.hex|mexletest2.hex]].
 V tejto úlohe sa predpokladá znalosť funkcie časovača T1 z prednášky (datasheet, str. 87 -- 115).
 Procesor je nakonfigurovaný na prácu s externým kryštálovým oscilátorom 18,432 MHz (fuses).
-Demonštračný program je tuto: [[Médiá:MexleTest9.hex|mexletest9.hex]]
+Demonštračný program je tuto: [[Médiá:MexleTest2.hex|mexletest2.hex]]
+=== PWM ===
+V niektorých aplikáciach potrebujeme premenlivú šírku impulzu,
+v iných nás viac zaujíma stredná hodnota napätia, impulzy sa
+naopak snažíme vyfiltrovať. Dôležité sú dva parametre: frekvencia
+a tzv. plnenie (pozri obr.).
+[[Obrázok:AVR_PWM_signal.gif]]
+<math>T_{on}</math> je doba, počas ktorej je výstup v log. 1 a <math>T_{off}</math> je čas v log. nule. Celková perióda signálu je <math>T_{total}</math>.
+<math>
+T_{total} = T_{on} + T_{off}
+</math>
+Plnenie (duty cycle) je pre obdĺžnikový signál definované ako
+<math>
+D = \frac{T_{on}}{T_{total}} = \frac{T_{on}}{T_{on} + T_{off}}
+</math>
+A výstupné napätie
+<math>
+V_{out} = D V_{in} = \frac{T_{on}}{T_{total}} V_{in}
+</math>
+Ako vidno, výstupné napätie môžeme meniť zmenou periódy <math>T_{on}</math>.
-=== Časovač T1 ===
+Ak je T_on 0, V_out je tiež 0, ak je T_on T_total, potom  V_out je maximalne.
-Pozri [[AVR ExampleT1generatorPWM.c]]
@@ Riadok 30: / Riadok 63: @@
 # Vyskúšajte na svojej doske.
-=== Prerušenia v AVR-GCC ===
+=== T1: režim PWM ===
+V režime PWM (Pulse Width Modulation) môžeme použiť T1 ako 8,9 alebo  10-bitový,
+voľnobežný PWM generátor. Timer/Counter 1 funguje ako počítadlo, ktoré ráta najprv
+smerom nahor od 0x0000 až po vybraný TOP (8bit -> 0x00FF, 9bit -> 0x01FF, 10bit -> 0x03FF),
+tam sa otočí a počíta zasa smerom nadol až po 0x0000 a toto sa opakuje stále dokola.
+Keď sa hodnota počítadla zhoduje s obsahom porovnávacívch registrov (OCR1A, OCR1B), zmení sa
+aj hodnota na výstupných pinoch OCA1 a OCB1 nasledovne:
+ COM1X1 COM1X0   Čo urobí s OCX1
+      0        nič
+      1        nič
+      0      smerom nahor: 0 pri zhode
+                 smerom nadol: 1 pri zhode
+      1      smerom nahor: 1 pri zhode
+                 smerom nadol: 0 pri zhode
+V registri TCCR1A musíme nastaviť:
+ COM1A1 -> bit7
+ COM1A0 -> bit6
+ COM1B1 -> bit5
+ COM1B0 -> bit4
+To, ktorý režim PWM chceme používať sa nastavuje bitmi PWM10 (bit0 v TCCR1A) a PWM11 (bit1 v TCCR1A) takto:
+ PWM11  PWM10  Režim
+      0       PWM zakázané
+      1       8-bit PWM
+      0       9-bit PWM
+      1      10-bit PWM
+Príklad:
+[[Obrázok:PWMscopeView.png]]
+Na obrázku je priebeh PWM signálu s plnením 25% tak ako opúšťa procesor (červený) a po vyfiltrovaní RC členom R20 C16 (zelený).
+Perióda PWM je 3,56 ms (281,25 Hz), <math>T_{on}</math> je 0,9 ms, <math>T_{off}</math> je 2,65 ms.
+<math>T_{63}</math> (zelený priebeh) je 100 us. Osciloskop: 500us/d., 2.00V/d.
+Parametre: Timer0, mode 8-bit Fast PWM, Prescaler 1:256, OCR0A = 63.
-PWM mode:
+Príklad: [[AVR ExamplePWMgenerator.c]]
-When the PWM (PulseWidthModulation) mode is selected the Timer/Counter 1 can
-be used as an 8,9 or 10bit, free running PWM. Timer/Counter 1 acts as an
-up/down counter that is counting up from 0x0000 to the selected top (8bit ->
-x00FF, 9bit -> 0x01FF, 10bit -> 0x03FF), where it turns and counts down to
-x0000 and repeats this cycle endlessly. When the counter value matches the
-content of the compare register (OCR1A, OCR1B) it has an effect on the output
-pins OCA1 and OCB1 as follows:
-COM1X1 COM1X0 Effect on OCX1
-0 no
-1 no
-0 cleared on compare match, up-counting,
-set on compare match, down-counting
-1 cleared on compare match, down-counting,
-set on compare match, up-counting
-These bits are set in the register TCCR1A:
-(COM1A1 -> bit7, COM1A0 -> bit6, COM1B1 -> bit5, COM1B0 -> bit4)
-The right PWM mode is selected bits PWM10 (bit0 of TCCR1A) and PWM11 (bit1 of
-TCCR1A) as follows:
-PWM11 PWM10 Description
-0 PWM mode disabled
-1 8bit PWM
-0 9bit PWM
-1 10bit PWM
-Example:
 '''Úloha'''
-# Doplňte program o vyhodnocovanie pretečenia časovača v prerušení.<BR>Pozri [[AVR ExampleT1int.c]]
+# Vyhodnotením prechodového deja identifikujte veľkosť kondenzátora vo výstupnom filtri.
+# Navrhnite vhodnú frekvenciu PWM a demonštrujte.