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PWMについて調べて、リモコン信号出力してみた。(ATtiny13A) [Arduino]

また赤外線リモコン関係です。

pwm_ir_tn13a.jpg
赤外線リモコンは、38kHz のキャリア波にのせてデータを送ります。
この、38kHz を PWM (pulse width modulation) で作成してみたいと思いました。

そこで PWM について勉強しました。

AVR.jp
http://www.avr.jp/

ここに、データシートの日本語訳があるので調べてみました。
いつもの ATtiny13A を使います。

pmw13a_0.png
OC0A, OC0B が PWM 出力に必要なピンです。

pmw13a_1.png
PWM にはいろいろモードがあるようですが、波形の調節がわかりやすいものということで、高速PWM動作を選びました。
PWM 出力周波数を 38kHz とするは、ATtiny13A を 1.2MHz で駆動すると、
 ・分周なしで、( (1.2MHz / 38kHz ) / 1(分周) ) - 1 = 30.6 CPU cycles が必要。
 ・duty比を1/3にする ( 1.2MHz / 38kHz ) / 3 = 10.5 CPU cycles となる。

pmw13a_2.png
タイマ/カウンタ制御レジスタA,B (TCCR0A, TCCR0B) の設定は、
 ・比較出力選択 COM0B1-0 : 10 で OC0B が、高速PWM時 BOTTOMでHIGH、比較一致でLOW
   (COM0A1-0 は、10 に設定しても、TOP値を OCR0A にするので、常にHIGHしか出ない)
    出力を OFF にするには、 COM0B1-0 : 00 でいいみたい。
 ・波形生成種別 WGM02-0 : 111 で 高速PWM動作
 ・クロック選択 CS02-0 : 001 分周なし (000 で停止、010で8分周 など)
タイマ/カウンタ0 比較Aレジスタ (OCR0A)
 ・TOP値を入れる。つまり38kHzの周期にかかるCPU cycle数
    ( ( 1.2MHz / 38kHz ) / 1(分周) ) - 1 = 30.6 → OCR0A = 31;
 ・TOP値なので、OC0A に出力しても、HIGH となるだけ
タイマ/カウンタ0 比較Bレジスタ (OCR0B)
 ・ COM0B1-0 : 10 としたので、HIGH → LOW までの CPU Cycle数
    duty比を1/3にする ( 1.2MHz / 38kHz ) / 3 = 10.5 → OCR0B = 11;

そのほか、 、
 ・タイマー割り込みの許可に、TIMSK0 というのがあり、Arduino の時間系の関数がこれを使っています。
  割り込まれると、PWM が狂いました。
   TIMSK0 = 0; として タイマー割り込みを不許可としました。
 ・delay() などに代わる関数も作ってみました。
 ・sbi(), sbi() というのは、wiring_private.h にあり、レジスタに指定のビットをセット/クリアする。

<サンプルスケッチ>
東芝テレビ REGZA のチャンネルを5秒ごとに変えていくスケッチです。
// PWMで38kHzをつくる赤外線リモコン (ATtiny13A (1.2MHz)版)
#include <util/delay_basic.h>    // _delay_loop_2() を使うため
#include "wiring_private.h"      // sbi(), cbi() を使うため

void setup() {    // OC0B (Arduino的には1番ピン(PB1)) を 38kHz PWM 出力にする。 
  DDRB |= B00000010;      // 出力方向にする
  TCCR0A = (0<<COM0A1) | (0<<COM0A0) | (1<<COM0B1) | (0<<COM0B0) | (1<<WGM01) | (1<<WGM00); 
  TCCR0B = (1<<WGM02) | (0<<CS02) | (0<<CS01) | (1<<CS00);
    // 比較出力選択 COM0x1-0:  10 で OC0B が、高速PWM時 BOTTOMでHIGH、比較一致でLOW
    // 波形生成種別 WGM02-0 : 111 で 高速PWM動作
    // クロック選択 CS02-0  : 001 分周なし (000 で停止、010で8分周 など)
  OCR0A = 31;  // (( 1.2MHz / 38kHz ) / 1(分周) ) - 1 = 30.6
  OCR0B = 11;  // duty比を1/3にする ( 1.2MHz / 38kHz ) / 3 = 10.5
  TIMSK0 = 0;  // タイマー割り込みの不許可 (Arduinoの時間系関数と競合するのでつぶす)
}

void loop() {
  sendIrNEC1M2Hz( 0xE41BBF40 );      // REGZA 0x40 0xBF, 0x1B (Ch.Up)
  sendIrNEC1M2Hz( 0xE41BBF40 );      // 2回送ってみる。
  delayDeciseconds1M2Hz( 50 );       // 5秒のdelay
}

void sendIrNEC1M2Hz( uint32_t d ) {
    // NEC形式の時間単位(T)は、9/16 msec = 562.5usec
    //    1 MHzだと 562.5 CPU cycles 必要
    //   1.2MHzだと 562.5 x 1.2 = 675 CPU cycles 必要
    // delay_basic.h の _delay_loop_2() では 1ループで 4 CPU cycles 消費できる
    //   562.5 x 1.2 / 4 = 168.75 ループすればいい
  sbi(TCCR0A, COM0B1);  _delay_loop_2(  2700 );  // リーダ ON  (16T)
  cbi(TCCR0A, COM0B1);  _delay_loop_2(  1350 );  // リーダ OFF (8T)
  
  for(uint16_t i=0; i<32; i++) {
    sbi(TCCR0A, COM0B1);  _delay_loop_2( 168 );                      // データ ON  (1T)
    cbi(TCCR0A, COM0B1);  _delay_loop_2( (d>>i) % 2 ? 506 : 168 );   // データ OFF (0:1T/1:3T)
  }
  
  sbi(TCCR0A, COM0B1);  _delay_loop_2(   168 );  // トレーラ ON  (1T)
  cbi(TCCR0A, COM0B1);  _delay_loop_2( 11981 );  // トレーラ OFF (71T) (計192T)
}

void delayDeciseconds1M2Hz( uint16_t ds ) {    // 1.2MHz動作時 0.1sec単位のdelay
  while( ds-- )  _delay_loop_2( 30000 );           // 1MHzなら 25000
}

Arduino の機能を潰してまでレジスタをいじっています。
もはや Arduino である必要がないなぁ、、、。

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コメント 1

kawauchi

はじめまして。

PWMについて調べて、リモコン信号出力してみましたについて
掲載くださいまして、ありがとうございます。

wiring_private.hのファイルの内容について、解りませんので、
教えて頂けませんか。

 以上です。
by kawauchi (2015-09-29 20:03) 

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