Arm7

Som vi vet tar mikrokontrollere analoge innganger fra analoge sensorer og bruker ADC (Analog til Digital omformer) for å behandle disse signalene. Men hva om en mikrokontroller vil produsere et analogt signal for å kontrollere analoge drevne enheter som en servomotor, DC-motor osv.? Mikrokontrollere produserer ikke utgangsspenning som 1V, 5V, i stedet bruker de en teknikk som kalles PWM for drift av analoge enheter. Et eksempel på PWM er den kjøleviften (DC-motoren) til den bærbare datamaskinen som må hastighetsstyres i henhold til temperaturen, og det samme implementeres ved hjelp av PWM- teknikken (Pulse Width Modulation) i hovedkort.

I denne opplæringen vil vi kontrollere lysstyrken til en LED ved hjelp av PWM i ARM7-LPC2148 mikrokontroller.

PWM (pulsbreddemodulering)

PWM er en god måte å kontrollere de analoge enhetene ved å bruke digital verdi som å kontrollere motorens hastighet, lysstyrken til en ledd osv. Selv om PWM ikke gir ren analog utgang, men det genererer anstendige analoge pulser for å kontrollere de analoge enhetene. PWM modulerer faktisk bredden på en rektangulær pulsbølge for å få en variasjon i gjennomsnittsverdien til den resulterende bølgen.

Driftssyklus for PWM

Prosentandelen av tid PWM-signalet forblir HØY (i tide) kalles som driftssyklus. Hvis signalet alltid er PÅ, er det i 100% driftssyklus, og hvis det alltid er av, er det 0% driftssyklus.

Driftssyklus = Slå på tid / (Slå på tid + slå av tid)

PWM-pinner i ARM7-LPC2148

Bildet nedenfor viser PWM-utgangspinnene til ARM7-LPC2148. Det er totalt seks pinner for PWM.

PWM-kanal	LPC2148 Port Pins
PWM1	P0.0
PWM2	P0.7
PWM3	P0.1
PWM4	P0.8
PWM5	P0.21
PWM6	P0.9

PWM registrerer seg i ARM7-LPC2148

Før vi går inn i prosjektet vårt, må vi vite om PWM-registrene i LPC2148.

Her er listen over registre som brukes i LPC2148 for PWM

1. PWMPR: PWM Prescale Register

Bruk: Det er et 32-biters register. Den inneholder antall ganger (minus 1) PCLK må sykle før du øker PWM-timer-telleren (den inneholder faktisk maksimal verdi for forhåndsskaleringsteller).

2. PWMPC: PWM Prescaler-teller

Bruk: Det er et 32-biters register . Den inneholder den økende motverdien. Når denne verdien er lik PR-verdien pluss 1, økes PWM Timer Counter (TC).

3. PWMTCR: PWM Timer Control Register

Bruk: Den inneholder Counter Enable, Counter Reset og PWM Enable control bits. Det er et 8-biters register.

7: 4	3	2	1	0
RESERVERT	PWM AKTIVERT	RESERVERT	TILBAKESTILLING	TELLER AKTIVERT

PWM Enable: (Bit-3)
0- PWM deaktivert

1- PWM aktivert
Aktivering av teller: (Bit-0)
0- Deaktiver tellere

1- Aktiver teller
Tilbakestilling av teller: (Bit-1)

0- Gjør ingenting.

1- Tilbakestiller PWMTC og PWMPC på positiv kant av PCLK.

4. PWMTC: PWM Timer Counter

Bruk: Det er et 32-biters register. Den inneholder gjeldende verdi av den økende PWM-timeren. Når Prescaler Counter (PC) når Prescaler Register (PR) -verdien pluss 1, økes denne telleren.

5. PWMIR: PWM Interrupt Register

Bruk: Det er et 16-biters register. Den inneholder avbruddsflaggene for PWM Match Channels 0-6. Et avbruddsflagg settes når det oppstår et avbrudd for den kanalen (MRx Interrupt) der X er kanalnummeret (0 til 6).

6. PWMMR0-PWMMR6: PWM Match Register

Bruk: Det er et 32-biters register . Match Channel-gruppen tillater faktisk å sette 6 ensidige eller 3 dobbeltsidige PWM-utganger. Du kan endre de syv matchkanalene for å konfigurere disse PWM-utgangene for å dekke dine behov i PWMPCR.

7. PWMMCR: PWM Match Control Register

Bruk: Det er et 32-biters register. Den inneholder bitene Interrupt, Reset og Stop som kontrollerer den valgte Match Channel. Det samsvarer mellom PWM-kampregistrene og PWM-timer-tellere.

31:21	20	19	18	..	5	4	3	2	1	0
RESERVERT	PWMMR6S	PWMMR6R	PWMMR6I	..	PWMMR1S	PWMMR1R	PWMMR11	PWMMR0S	PWMMR0R	PWMMR01

Her er x fra 0 til 6

PWMMRxI (Bit-0)

AKTIVER ELLER Deaktiver PWM-avbrudd

0- Deaktiver PWM Match-avbrudd.

1- Aktiver avbrudd i PWM-kamp.

PWMMRxR: (Bit-1)

RESET PWMTC - Tellerverdien når den samsvarer med PWMRx

0- Gjør ingenting.

1- Tilbakestiller PWMTC.

PWMMRxS: (bit 2)

STOPP PWMTC & PWMPC når PWMTC når Match-registerverdien

0- Deaktiver PWM-stoppfunksjonen.

1- Aktiver PWM Stop-funksjonen.

8. PWMPCR: PWM-kontrollregister

Bruk: Det er et 16-biters register. Den inneholder bitene som aktiverer PWM-utganger 0-6 og velger enkel- eller dobbeltkantkontroll for hver utgang.

31:15	14: 9	8: 7	6: 2	1: 0
UBRUKT	PWMENA6-PWMENA1	UBRUKT	PWMSEL6-PWMSEL2	UBRUKT

PWMSELx (x: 2 til 6)

Single Edge-modus for PWMx
1- Dobbel kantmodus for PWMx.

PWMENAx (x: 1 til 6)

PWMx Deaktiver.
1- PWMx aktivert.

9. PWMLER: PWM Latch Enable Register

Bruk: Det er et 8-biters register. Den inneholder Match x Latch bits for hver Match Channel.

31: 7	6	5	4	3	2	1	0
UBRUKT	LEN6	LEN5	LEN4	LEN3	LEN2	LEN1	LEN0

LENx (x: 0 til 6):

0- Deaktiver innlasting av nye

matchverdier 1- Last de nye matchverdiene fra (PWMMRx) PWMMatch Registrer når timeren tilbakestilles.

Nå kan vi begynne å bygge maskinvareoppsettet for å demonstrere Pulse Width Modulation i ARM-mikrokontroller.

Komponenter kreves

Maskinvare

ARM7-LPC2148 mikrokontroller
3,3V spenningsregulator IC
10k potensiometer
LED (hvilken som helst farge)
LCD (16x2) skjermmodul
Brettbrett
Koble ledninger

Programvare

Keil uVision5
Flash Magic Tool

Kretsdiagram og tilkoblinger

Forbindelser mellom LCD og ARM7-LPC2148

ARM7-LPC2148	LCD (16x2)
P0.4	RS (Register Select)
P0.6	E (Aktiver)
P0.12	D4 (datapinne 4)
P0.13	D5 (datapinne 5)
P0.14	D6 (datapinne 6)
P0.15	D7 (datapinne 7)
GND	VSS, R / W, K
+ 5V	VDD, A

Forbindelse mellom LED og ARM7-LPC2148

LEDs ANODE er koblet til PWM-utgangen (P0.0) på LPC2148, mens LEDs CATHODE-pin er koblet til GND-stift på LPC2148.

Forbindelse mellom ARM7-LPC2148 og potensiometer med 3,3V spenningsregulator

3,3V spenningsregulator IC	Pin-funksjon	ARM-7 LPC2148 Pin
1. venstre pin	- Ve fra GND	GND-pinne
2. sentrum pin	Regulert + 3.3V utgang	Til potensiometer Inngang og potensiometer utgang til P0.28 i LPC2148
3. høyre pin	+ Ve fra 5V INNGANG	+ 5V

Poeng å merke seg

1. En spenningsregulator på 3,3 V brukes her for å gi analog inngangsverdi til ADC-pinnen (P0.28) på LPC2148, og fordi vi bruker 5V strøm, må vi regulere spenningen med en spenningsregulator på 3,3V.

2. Et potensiometer brukes til å variere spenningen mellom (0V til 3,3V) for å gi analog inngang (ADC) til LPC2148 pin P0.28

Programmering ARM7-LPC2148 for PWM

For å programmere ARM7-LPC2148 trenger vi keil uVision & Flash Magic verktøy. Vi bruker USB-kabel til å programmere ARM7 Stick via mikro-USB-port. Vi skriver kode ved hjelp av Keil og lager en hex-fil, og deretter blinkes HEX-filen til ARM7-pinne ved hjelp av Flash Magic. Hvis du vil vite mer om å installere keil uVision og Flash Magic og hvordan du bruker dem, kan du følge lenken Komme i gang med ARM7 LPC2148 Microcontroller og programmere den ved hjelp av Keil uVision.

I denne opplæringen vil vi bruke ADC og PWM-teknikk for å kontrollere lysstyrken på LED-en. Her får LPC2148 analog inngang (0 til 3,3 V) via ADC-inngangspinne P0.28, deretter konverteres denne analoge inngangen til digital verdi (0 til 1023). Deretter blir denne verdien igjen konvertert til digital verdi (0 - 255) da PWM-utgang på LPC2148 bare har 8-biters oppløsning (2 ⁸). LED er koblet til PWM-pinne P0.0, og lysstyrken på LED-en kan styres ved hjelp av potensiometeret. For å vite mer om ADC i ARM7-LPC2148, følg lenken.

Fremgangsmåte involvert i programmering av LPC2148 for PWM og ADC

Trinn 1: - Det aller første er å konfigurere PLL for klokkegenerering når den stiller inn systemklokken og den perifere klokken til LPC2148 etter hvert som programmerere trenger. Maksimal klokkefrekvens for LPC2148 er 60Mhz. Følgende linjer brukes til å konfigurere PLL-klokkegenerering.

void initilizePLL (void) // Funksjon for å bruke PLL for klokkegenerering { PLL0CON = 0x01; PLL0CFG = 0x24; PLL0FEED = 0xAA; PLL0FEED = 0x55; mens (! (PLL0STAT & 0x00000400)); PLL0CON = 0x03; PLL0FEED = 0xAA; PLL0FEED = 0x55; VPBDIV = 0x01; }

Trinn 2: - Neste ting er å velge PWM-pinner og PWM-funksjonen til LPC2148 ved å bruke PINSEL-registeret. Vi bruker PINSEL0 som vi bruker P0.0 for PWM-utgang fra LPC2148.

PINSEL0 = 0x00000002; // Innstillingsstift P0.0 for PWM-utgang

Trinn 3: - Neste må vi NULLSTILL timerne ved hjelp av PWMTCR (Timer Control Register).

PWMTCR = (1 << 1); // Stille inn PWM Timer Control Registrer som tilbakestilling av teller

Og sett deretter forhåndsskalaverdien som bestemmer oppløsningen til PWM. Jeg setter den til null

PWMPR = 0X00; // Innstilling av PWM-forhåndsskalaverdi

Trinn 4: - Neste må vi sette PWMMCR (PWM match control register) når det setter drift som reset, avbryter for PWMMR0.

PWMMCR = (1 << 0) - (1 << 1); // Stille inn PWM Match Control Register

Trinn 5: - Maksimumsperioden for PWM-kanalen stilles inn ved bruk av PWMMR.

PWMMR0 = PWMverdi; // Gi PWM-verdi Maksimal verdi

I vårt tilfelle er maksimumsverdien 255 (for maksimal lysstyrke)

Trinn 6: - Deretter må vi sette Latch Enable til de tilsvarende kampregistrene ved hjelp av PWMLER

PWMLER = (1 << 0); // Enalbe PWM-sperre

(Vi bruker PWMMR0) Så aktiver den tilsvarende biten ved å sette 1 i PWMLER

Trinn 7: - For å aktivere PWM-utgangen til pinnen, må vi bruke PWMTCR for å aktivere PWM Timer-tellere og PWM-modus.

PWMTCR = (1 << 0) - (1 << 3); // Aktivere PWM- og PWM-teller

Trinn 8: - Nå må vi hente potensiometerverdiene for å stille PWM-driftssyklus fra ADC-pinne P0.28. Så vi bruker ADC-modulen i LPC2148 for å konvertere potensiometre analog inngang (0 til 3,3 V) til ADC-verdiene (0 til 1023).

Her konverterer vi verdiene fra 0-1023 til 0-255 ved å dele den med 4 da PWM på LPC2148 har 8-biters oppløsning (2 ⁸).

Trinn 9: - For å velge ADC-pinne P0.28 i LPC2148, bruker vi

PINSEL1 = 0x01000000; // Innstilling av P0.28 som ADC INPUT AD0CR = (((14) << 8) - (1 << 21)); // Innstilling av klokke og PDN for A / D-konvertering

Følgende linjer fanger den analoge inngangen (0 til 3,3 V) og konverterer den til digital verdi (0 til 1023). Og så deles disse digitale verdiene med 4 for å konvertere dem til (0 til 255) og til slutt mates som PWM-utgang i P0.0-pinnen på LPC2148 som LED-en er koblet til.

AD0CR - = (1 << 1); // Velg AD0.1-kanal i ADC-registerforsinkelsestid (10); AD0CR - = (1 << 24); // Start A / D-konvertering mens ((AD0DR1 & (1 << 31)) == 0); // Sjekk FERDIG bit i ADC Data register adcvalue = (AD0DR1 >> 6) & 0x3ff; // Få RESULTATET fra ADC-dataregisteret dutycycle = adcvalue / 4; // formel for å få dutycycle-verdier fra (0 til 255) PWMMR1 = dutycycle; // sett tollsyklusverdi til PWM matchregister PWMLER - = (1 << 1); // Aktiver PWM-utgang med dutyycle-verdi

Trinn 10: - Neste viser vi disse verdiene i LCD-modulen (16X2). Så vi legger til følgende linjer for å initialisere LCD-skjermmodulen

Ugyldig LCD_INITILIZE (ugyldig) // Funksjon for å gjøre klar LCD-skjermen { IO0DIR = 0x0000FFF0; // Stiller pin P0.12, P0.13, P0.14, P0.15, P0.4, P0.6 som UTGANG forsinkelsestid (20); LCD_SEND (0x02); // Initier lcd i 4-biters modus LCD_SEND (0x28); // 2 linjer (16X2) LCD_SEND (0x0C); // Vis på markøren av LCD_SEND (0x06); // Automatisk økningsmarkør LCD_SEND (0x01); // Vis klar LCD_SEND (0x80); // Første linje førsteplass }

Da vi koblet LCD i 4-biters modus med LPC2148, må vi sende verdier som skal vises som nibble for nibble (Upper Nibble & Lower Nibble). Så følgende linjer brukes.

ugyldig LCD_DISPLAY (char * msg) // Funksjon for å skrive ut tegnene som sendes en etter en { uint8_t i = 0; mens (msg! = 0) { IO0PIN = ((IO0PIN & 0xFFFF00FF) - ((msg & 0xF0) << 8)); // Sender Upper nibble IO0SET = 0x00000050; // RS HIGH & AKTIVER HIGH for å skrive ut data IO0CLR = 0x00000020; // RW LOW Skrivemodus forsinkelsestid (2); IO0CLR = 0x00000040; // EN = 0, RS og RW uendret (dvs. RS = 1, RW = 0) forsinkelsestid (5); IO0PIN = ((IO0PIN & 0xFFFF00FF) - ((msg & 0x0F) << 12)); // Sender nedre knabb IO0SET = 0x00000050; // RS & EN HØY IO0CLR = 0x00000020; forsinkelsestid (2); IO0CLR = 0x00000040; forsinkelsestid (5); i ++; } }

For å vise disse ADC- og PWM-verdiene bruker vi følgende linjer i int main () -funksjonen.

LCD_SEND (0x80); sprintf (displayadc, "adcvalue =% f", adcvalue); LCD_DISPLAY (displayadc); // Vis ADC-verdi (0 til 1023) LCD_SEND (0xC0); sprintf (ledoutput, "PWM OP =%. 2f", lysstyrke); LCD_DISPLAY (ledoutput); // Vis verdier for belastningssyklus fra (0 til 255)

Fullstendig kode og videobeskrivelse av opplæringen er gitt nedenfor.