写真1 PWMでLEDの明るさをダイナミックに変える

 

PWMはPulse Width Modulationの略で、その名の通り、パルス幅変調です。

 

パルスのデューティー比(オンとオフの割合)を可変することができます。

 

例えば、デューティー100%のフル点灯から0%の消灯まで、ダイナミックに明るさを変えることができます。

 

FM3にはいくつかのPWMが利用可能です。

 

GPIOを使うだけなら気にしなくてよいのですが、PWMを使う場合はリロケートを行わなければなりません。

 

FM3のほとんどのピンにはGPIO(汎用入出力)が割り当てられていますが、同じピンに他のペリフェラルも割り当てられています。そのペリフェラル(今回はPWM)を使用する場合は、GPIOのピンをPWMで使う旨設定しなければなりません。この標準で当てられている機能を別の機能に切り替えることをリロケートと言います。

 

リロケートはEPFRレジスタで行いますが、EPFRレジスタは16個もあるので、そのうちのどこをどう設定する必要があるかを知る必要があります。

 

まず、使用するピンに割り当てられてるGPIOのポート名と、そのピンに割り当てられている外部出力信号名(TIOAxx_n)をデータシートで調べておきます。

 

たとえば、CPUピン43のGPIO P3F(GPIO ポート3のF番)には、外部出力TIOA05_1が割り当てられています。(他のピンにTIOA05_0というのもありますが、_nは同じ出力をそのピンにもリロケートできるということです）

 

つぎにTIOA05_1が、どのEPFRレジスタにあるかをペリフェラルマニュアルで調べておきます。ペリフェラルマニュアルによると5番目のEPFRレジスタEPFR05であることがわかり、TIOA5Eを10にすればTIOA05_1が外部出力信号に選ばれることが分かります。

 

ここで、外部出力信号とはベースタイマーの出力信号です。TIOA5_1の5はベースタイマーch.5の出力であることを示しています。

 

設定手順は以下のようになります。
①P3FをGPIOからペリフェラルに切り替える。
　　　FM3_GPIO->PFR3_f.PF = 1 (0=GPIO 1=ペリフェラル)
②TIOA05_1をベースタイマ(ch.5)の出力としてリロケートする
　　　FM3_GPIO->EPFR05_f.TIOA5E1 = 1
　　　FM3_GPIO->EPFR05_f.TIOA5E0 = 0

 

以上の設定(リロケート)を行ったら、次にベースタイマ(BT)を16ビットPWMタイマに変身させます。
ベースタイマーはch.5ですから、BT5のPWMの構造体の各パラメータを設定します。そのうちFMDがPWMタイマにする設定です。

 

　　　FM3_BT5_PWM->TMCR_f.FMD = 1 これでPWMタイマになります。

 

PWMタイマの場合は、このほかにデューティーやワンショット、アンダーフロー割り込みなど、他にいろいろ設定しておく必要があります。

 

それらを設定した後、カウント動作を開始させ、トリガをかければ動き出します。

 

データシートを調べてみると、P3Fのほかに、タイマー出力が割り当てられているピンがたくさんあります。そのすべてがFM3評価ボードでも使えるわけではありませんが、いくつか使用できます。

 

たとえば、FM3評価ボードでは、今回のP3Fの他に、

 

P3C　ベースタイマー2　TIOA02_1
P3E　ベースタイマー4　TIOA04_1

 

などがあります。

 

ソースコード(LED表示関連は省略)

 

#include "mcu.h"

 

#define PWM_CYCLE_CNT (6000) // PWM 周期16bit

 

void Init_Port(void);
void delay_ms(__IO uint32_t nTime);
void Init_LCD(void);
void Init_PWM(void);
void lcd_write(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t *str);

 

uint16_t read_val;

 

int32_t main(void)
{

SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000);

Init_Port();
Init_PWM();
Init_LCD();
lcd_write(1, 1, "FM3 PWM Test ^o^" );
while(1);

}

 

static void Init_Port(void)
{

//P3F TIOA05_1
FM3_GPIO->PFR3_f.PF = 1; //GPIO P3Fをペリフェラルに設定する
FM3_GPIO->PZR3_f.PF = 1; //set to open drain mode
FM3_GPIO->EPFR05_f.TIOA5E1 = 1; //0b10:TIOA5 is TIOA05_1
FM3_GPIO->EPFR05_f.TIOA5E0 = 0;

}

 

void Init_PWM(void){

/* BT5 PWMinit */
FM3_BT5_PWM->TMCR2_f.CKS3 = 0; // 0b0000: Φ/1
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.CKS2 = 0;
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.CKS1 = 0;
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.CKS0 = 0;
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.RTGEN = 0; // 再起動禁止
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.PMSK = 0; // 通常出力(maskしない)
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.EGS1 = 0; // 0b00:トリガ入力無効
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.EGS0 = 0;
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.FMD = 1; //0b001:PWM 機能選択
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.OSEL = 1; //リセット後 "H"出力
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.MDSE = 1; //ワンショット動作
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.CTEN = 0; //カウント動作停止
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.STRG = 0; //ソフトウェアトリガ無効

FM3_BT5_PWM->STC_f.TGIE = 0; //トリガ割込み禁止
FM3_BT5_PWM->STC_f.DTIE = 0; //デューティ一致割込み禁止
FM3_BT5_PWM->STC_f.UDIE = 0; //アンダフロー割込み禁止
FM3_BT5_PWM->STC_f.TGIR = 0; //トリガ割込みクリア
FM3_BT5_PWM->STC_f.DTIR = 0; //デューティ一致割込みクリア
FM3_BT5_PWM->STC_f.UDIR = 0; //アンダフロー割込みクリア

FM3_BT5_PWM->PCSR = PWM_CYCLE_CNT; // PWM 周期
FM3_BT5_PWM->PDUT = 0; // PWM デューティ

/* 動作開始 */
FM3_BT5_PWM->STC_f.UDIR = 0; //アンダフロー割込みクリア
FM3_BT5_PWM->STC_f.UDIE = 1; //アンダフロー割込み許可
NVIC_EnableIRQ(BTIM0_7_IRQn);
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.CTEN = 1; //カウント動作許可
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.STRG = 1; //ソフトウェアによる起動開始

}

 

void BT0_7_IRQHandler(void)
{
static uint8_t dec_fg = 0;
static uint16_t cnt = 0;

//BT5 PWM
FM3_BT5_PWM->STC_f.UDIR = 0; //アンダフロー割込みクリア
read_val = FM3_BT5_PWM->PDUT; //PWM デューティ
if (dec_fg == 0) {
read_val++;
if (read_val >= PWM_CYCLE_CNT) {

dec_fg = 1;

}
} else if (dec_fg == 1) {

read_val--;
if (read_val == 0) {

　　　　　　FM3_BT5_PWM->TMCR_f.PMSK = 1; // maskする

dec_fg = 2;
cnt = 0;

}
} else {

cnt++;
if (cnt >= PWM_CYCLE_CNT) {

FM3_BT5_PWM->TMCR_f.PMSK = 0; // 通常出力(maskしない)

dec_fg = 0;

}

}

FM3_BT5_PWM->PDUT = read_val; //PWM デューティ
FM3_BT5_PWM->TMCR_f.STRG = 1; //ソフトウェアによる起動開始

}

 

関連記事：

 

インターフェース6月号 p95 CQ出版社

 

FM3 LCDをつなぐ->LCDに文字列を表示する

 

(JF1VRR)