PWM

PWMの設定方法

＜概要＞

　PICのPWMのユニットの存在は、様々な用途に有用である。が・・・設定方法がちと難しい。下の図に示すように、ようは出力周波数（１／周期）と、デューティサイクルの長さを指定すればよい。

　具体的には、下の図の赤箱のレジスター値を適切に設定することになる。周期（１／周波数）はタイマー２のプリスケラーの値とPR２の値から決まる。デューティはプリスケラーの値とデューティサイクルレジスター（実際にはＣＣＰＥｘＬの８ビットと、ＣＣＰｘＣＯＮのビット５と４のトータル１０ビット）で決まる。例えば、モーターなどの出力を可変させる場合は、周期は固定して、デューティサイクルを可変させて使うことになる。

　試しに、いくつか条件を設定して、周期とデューティサイクルの値を計算してみる。まずは、ＧＭカウンターに使っているクリスタル2.097152ＭＨｚを使った場合である。ＰＲ２を２５５に固定した場合、その周波数は、プリスケラーの値で４通りに変えられる。例えば、プリスケラーの値を1：16に設定すると、周波数は128Ｈｚとなる。本ホームページのポケット型ＧＭカウンターでは、この値を使っている。ちなみにプリスケラーの値を1：1に設定すると、周波数は2.048ｋＨｚとなる。

　なお、ＰＲ２の値で周波数は細かく可変できるものの、ＰＲ２の設定値を２５５以外にとると、なんとデューティサイクルの分解能が落ちてしまう。ここは、設計時に分解能と欲しい周波数との関係を考えておかなければならない点である。ちなみに、ＤＣ１（実際にはＣＣＰＥｘＬの８ビットと、ＣＣＰｘＣＯＮのビット５と４のトータル１０ビット）を０，１，２・・・とかえると、デューティサイクルは０，７．６，１５．３μsecとなる。本ホームページのポケット型ＧＭカウンターでは、DC1の値を１にセットして、高圧電圧の発生のためのパルス幅を約7.6μsecにとっている。この値がむやみに長いと、むちゃくちゃ効率が落ちるので、オシロとにらめっこして適性値を決める。

　クリスタルに4ＭＨｚを使った場合の表を示す。この場合、最小周波数は244Ｈｚとなる。逆にデューティサイクルの最小値は4μsecと小さくなるわけだ。

　なお、PWMの設置方法は、文献１にわかり易く書かれている。また、資料２も熟読した方がよい。

＜実例＞

　次に設定実例を示す。これはFED-Cでのプログラム例である。まずは初期化から行ってみる。ここでは、２つあるPWMユニットの１番目を使うことを前提にする。まずは、関連レジスターを見てみよう。下の表の中で、PR2、T2CON、CCP1CON、CCPR1Lを設定する必要がある。

まず、RC2/CCP1（PICの13ピン）が出力に設定されていなければならない。
これは、例えば次のようにする。CCP1の出力は、RC2と共通なので、Cポートを全部出力に設定してしまおう。

  TRISC = 0x00 ;		// Port C OOOO OOOO

これで、Cポートは出力に設定された。次は「PWMを使いますよー」という宣言をする必要がある。これは、CCP1CONレジスターで行う。CCP1CONレジスターの設定は、下の表のように行う。CCP1CONレジスターの中の、ビット５と４は、デューティサイクルを指定するために使う。これは後で説明する。PWMを使うには、ビット２と３を１にセットする必要がある。

実際には、次のようになる。

  CCP1CON = 0x0c ;		// CCP1 is PWM mode

さて、これでPWMのユニット１が使えるようになったのだ。クリスタル2.097152ＭＨｚを使って１２８Hzを発生するには、上の表から、PR2をoxff、タイマー２のプリスケラーを1：16に設定する。タイマー２のレジスターは下の表のように設定する。同時にビット２に１をセットしてタイマー２をONにしている。

  PR2 = 0xff 	;		//
  T2CON = 0x07 ;		// PoS = 1:1, PreS = 1:16, ON

さて、これでPWMモジュールは動作をはじめている。あとは、CCP1CON、CCPR1Lにデューティサイクルを指定するのだ。１０ビットのデータを８ビットのCCPR1Lと、CCP1CON中の２ビットに分けて設定する必要がある。いちいちこんなことやっていると面倒なので、設定する専用のサブルーチンを書くと次のようになる。dutyには０から１０２３の値が入る。すると、CCP1CON、CCPR1Lに値を設定してくれるわけである。ちなみに、PWMのユニット２を使うなら、リスト中のCCPR1LとCCP1CONをCCPR2LとCCP2CONに書き換えればよい。

//--- PWM subroutine --------------------------------------------//
//
void set_duty(unsigned int duty)
{
unsigned int temp1 ;
unsigned char temp2 ;

  temp1 = duty ;
  temp1 >>= 2 ;
  temp2 = temp1 & 0xff;
  CCPR1L = temp2 ;

  temp1 = duty ;
  temp1 <<= 4 ;
  temp2 = temp1 | 0x0c ;
  CCP1CON = temp2 ;
}
//

　だいたい、こんな感じである。

＜文献＞
１．後閑哲也、PIC活用ガイドブック
２. PIC16F877のPDF説明資料（マイクロチップス社のホームページのもの）

戻る