Lab 5.2: การใช้ Hardware PWM

Lab 5.2 – การใช้ Hardware PWM

โจทย์

  • ให้ทำ LAB 5.1 แต่เปลี่ยนไปใช้ Hardware PWM
  • กำหนดให้ความถี่ของสัญญาณ PWM = 5 kHz

แนวทาง

แม้ PWM จะสร้างได้โดยใช้ Software แต่ผลที่ได้อาจมีความละเอียดหรือความถี่ไม่เพียงพอกับการใช้งานบางประเภท เช่น การหรีไฟ LED หากความถี่ไม่สูงพอ (< 60 Hz) อาจยังเห็นว่ามันกระพริบได้ เป็นต้น ไมโครคอนโทรลเลอร์โดยปกติแล้วจะมี Hardware PWM มาให้ด้วย เช่น PIC16F886 ที่ใช้ในการทดลองนี้มีมาให้สองช่องโดยมีชื่อเรียกว่า CCP (Capture, Compare, PWM Module) โมดูล CCP1 จะอยู่ขา  C2 และ CCP2 อยู่ขา C1 ตามลำดับ

การใช้งาน CCP

    1. ประกาศใช้งาน PWM – โดยใช้คำสั่ง 
      setup_ccp1(ccp_pwm);

คำสั่งนี้เป็นการแจ้งให้ PIC ทราบว่าเราประสงค์จะใช้วงจรสร้างสัญญาณ PWM ตัวที่ 1 ของ PIC
    2. กำหนดคาบของ PWM – คาบถูกกำหนดโดย Timer2 ซึ่งมีรูปแบบดังนี้ 
      setup_timer_2 (mode, period, postscale)

      mode = T2_DIV_BY_1,   T2_DIV_BY_4,   หรือ T2_DIV_BY_16
      period = ค่า 0-255
      postscale = ค่า 1-16  (ค่านี้ไม่มีผลกับ pwm ใส่ค่าอะไรก็ได้, postscale มีผลเมื่อใช้กำหนดคาบของ Timer2 เท่านั้น)

      คาบของ PWM คำนวณได้ดังนี้

      คาบ = (4/8) us . mode . (period+1)

      เช่น

      setup_timer_2(t2_div_by_16,0xff,8);

      จะได้คาบ = 4/8 us . 16 . 256  = 2048 us หรือคือความถี่ 0.488 kHz

    3. กำหนด Duty – โดยใช้คำสั่ง 
      set_pwm1_duty(duty);

      duty มีค่าได้ตั้งแต่ 0- 1023 สูตรคำนวนเวลาที่ pulse จะมีค่าเป็น high คือ
      High time = (1/8) us . duty . mode

      เช่น ถ้าอยากได้ duty = 50% สำหรับคาบที่กำหนดไว้ในข้อ 2 ก็จะคำนวนค่า duty ได้ดังนี้

      2048/2 us = 1/8 us . duty . 16
      duty = 512

      ดังนั้นคำสั่งที่ต้องใช้คือ

      set_pwm1_duty(512);
      ข้อควรระวังในการตั้งค่า Duty
      ค่า duty 1023 อาจไม่ใช่ duty 100% เสมอไป duty 100% อาจเป็นค่าที่ต่ำกว่า 1023 ก็ได้ ต้องใช้การคำนวณเวลาที่ต้องการให้สัญญาณเป็น high เสมอ เช่น หาก คาบเท่ากับ 900 us และต้องการ duty 100% ค่า duty สำหรับคำสั่ง set_pwm1_duty() จะเป็น
      900 = 1/8.duty.16
      duty = 450
      จะเห็นได้ว่าค่า duty แค่ 450 ก็ทำให้ได้ duty 100% แล้ว
ตัวอย่างโปรแกรม

void main() {

int16 my_duty; 

setup_ccp1(ccp_pwm);
setup_timer_2(t2_div_by_16,0xff,8);

// fade in example
while (1) {
   set_pwm1_duty(my_duty);
   my_duty++;
   if (my_duty > 512) { my_duty = 0;}
   delay_ms(5);
}

 

ข้อควรระวัง/คำแนะนำ

1. ค่า Duty ตัองใช้เป็น int16 เท่านั้น ถ้าเป็น int8 อาจทำให้ผลที่ได้เพี้ยนไปจากที่ต้องการ เช่น set_pwm1_duty(100);  // แบบนี้ผิด ควรแก้เป็น

int16 duty = 100;
set_pwm1_duty(duty);

หรือ

set_pwm1_duty((int16)100);

2. เมื่อใช้ Hardware PWM เราไม่จำเป็นต้องสั่ง output_low() หรือ output_high() เอง ตัววงจร PWM จะสร้างสัญญาณ low และ high ให้เองทันทีที่กำหนดค่า duty ผ่านทางคำสั่ง set_pwm1_duty()

3. แม้จะมีการ setup timer2 แต่เราไม่จำเป็นต้อง enable timer2 ในโปรแกรมก็ได้ วงจร PWM ยังทำงานได้แม้ interrup timer2 ไม่ถูกเปิดใช้งาน