c - 如何用 atmega 32 pwm 控制电机

Question

一段时间以来，我一直在研究如何使用我的 atmega32 以快速 pwm 模式控制电机(控制其速度)。我需要使用 8 位 Timer0，因为我对其他计数器有其他用途。我想我知道如何为此任务初始化计时器:

void initial_io (void){
    DDRC = 0xFF;
    DDRB = 0xFF;
    PORTA = (1<<PA4)|(1<<PA5);
    TCCR0 = (1<<WGM01)|(1<<WGM00); // PWM mode : Fast PWM.
    TCCR0 = (1<<CS02)|(1<<CS00); // PWM clock = CPU_Clock/1024
}

但是问题来了。我根本不知道下一步该做什么，我的主要做什么。

我的具体项目是驾驶遥控汽车加速。因此，当我要求汽车向前行驶时，它必须以固定加速度从停止加速到最大速度。我不知道任何程序集，所以如果你能帮助我，请用 C 来完成。任何帮助将不胜感激。

Answer 1

好吧，我猜你认为所有端口 B 和 C 引脚都是输出没问题。此外，您不需要在 AVR 上进行任何组装。仅用于汇编的内容在 avr-libc 中作为宏提供。

设置

首先，您错误地设置了 TCCR0。您必须一次设置所有位，或者您必须使用读-修改-写操作(通常是 TCCR0 |= _BV(bit_num); 设置位或 TCCR0 &= ~_BV(bit_num); 清除它)。 ( _BV(N) 是一个 avr-libc 宏，它比 (1<<N) 更清晰你正在使用的东西，但做同样的事情。)此外，你错过了 PWM 输出的极性，由 COM00 和 COM01 设置位。现在你让它们(隐含地)禁用了 PWM 输出(OC0 断开连接)。

所以我假设您需要正向 PWM，即较大的 PWM 输入值会导致较大的高输出占空比。这意味着 COM01需要设置和COM00需要清除。 (参见 ATmega32(L) 数据表的第 80-81 页。)这导致设置行:

TCCR0 = _BV(WGM01) | _BV(WGM00) // PWM mode: Fast PWM.
      | _BV(COM01)              // PWM polarity: active high
      | _BV(CS02) | _BV(CS00);  // PWM clock: CPU_Clock / 1024

占空比

现在我们开始实际的占空比生成。计时器 0 非常愚蠢，将其底部硬连接到 0和 TOP 到 0xFF .这意味着每个 PWM 周期为 PWM_Clock / 256 , 因为你设置了 PWM_Clock至 CPU_Clock / 1024 , 周期为 CPU_Clock / 262144 ，对于 8 MHz CPU 时钟来说大约是 33 毫秒。所以每个 PWM 时钟，这个计数器从 0 递增到 255，然后循环回到 0 并重复。

实际 PWM 由 OC 电路根据表 40 生成。对于 COM0*我们的设置，它说:

Clear OC0 on compare match, set OC0 at BOTTOM

这意味着每次计数器计数时，它将计数值与 OCR0 进行比较注册，如果匹配则驱动 OC0输出引脚接地。当计数器回到 0 时，它将引脚驱动到 VCC。

因此要设置占空比，只需将对应于该占空比的值写入OCR0即可。 :

OCR0 = 0;   // 0% duty cycle: always GND.
OCR0 = 64;  // 25% duty cycle
OCR0 = 128; // 50% duty cycle
OCR0 = 172; // 67% duty cycle
OCR0 = 255; // 100% duty cycle; always VCC. See below.

最后一个案例是为了解决 PWM 的一个常见问题:可能的占空比设置的数量总是比计数步骤的数量多一个。在这种情况下，有 256 个步骤，如果这些步骤中的 0、1、2、... 256 个步骤的输出可以是 VCC，则提供 257 个选项。因此，他们不是阻止 0% 或 100% 的情况，而是让 one-of-100% 的情况消失。表 40 上的注释 1 说:

A special case occurs when OCR0 equals TOP and COM01 is set. In this case, the compare match is ignored, but the set or clear is done at BOTTOM.

还有一件事:如果你写信给OCR0在 PWM 周期的中间，它只是等待下一个周期。

模拟加速

现在要获得您想要的“恒定加速度”，您需要有某种标准时基。 TOV0 (定时器 0 溢出)中断可能会起作用，或者您可以使用另一个定时器或某种外部引用。您将使用此标准时基来了解何时更新 OCR0 .

恒加速度只是指速度随时间线性变化。更进一步，这意味着对于每个更新事件，您需要将速度更改一个常数。这可能只不过是 saturation arithmetic :

#define kAccelStep 4
void accelerate_step() {
    uint8_t x = OCR0;
    if(x < (255 - kAccelStep))
        OCR0 = x + kAccelStep;
    else
        OCR0 = 255;
}

只需对每个时间步执行类似的操作，您就会获得恒定的加速度。类似的算法可用于减速，您甚至可以使用更高级的算法来模拟非线性函数或补偿电机不会立即达到 PWM 指定速度的事实。