【入門】PIC12F683でPWM制御をしてみよう

2022年3月6日 2022年3月9日

tmkit@work

PWM制御とは
プログラムで使用するレジスタの説明
プログラム
まとめ

PWM制御とは

　PWM制御は、下記の記事にも取り上げた内容です。詳しくはそちらを参考にしてください。今回の制御では、12F683の機能を利用してPWM制御をしてみたいと思います。データシートにも詳しく記載してあるので、そちらも紹介しながら説明します。

　データシートはこちらから→ここをクリック

https://e-work-education.com/2022/01/20/pwmpulse-width-modulation/

プログラムで使用するレジスタの説明

　PWMを利用するには、４つのレジスタ設定をする必要があります。データシートと合わせて説明します。使用するポートは、下図の赤枠囲んだ「GP２」になります。回路設計する際には、このピンしか使用できないので注意してください。

PR2レジスタ

　PR2レジスタは、PWMを設定するレジスタではなく、タイマー２の周期設定するレジスタになります。PWM波形を生成しているのがタイマー２を使用しているため、PWM周期を決定する重要な設定になります。周期の計算は、データシート79ページに記載されています。PR2は、８ビットのため０から255までの整数を入力します。
＜計算例＞
　PWM＝｛101+1}×4×｛1/8000000}×16
＝0.000816
　
　周波数は｛１/PWM｝になるので、1225.4902Hzになります。下図のデータシートに記載されている周波数と同じになりますね。

　　Tosc：マイコンの周期　　※PICマイコンは、４サイクルで１命令のため、下記の式で４倍にしています。
　　PR2：０から255で設定 ※データシートでは、16進数で記載されているので注意

データシート50ページ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　データシート79ページ

T2CONレジスタ

　T2CONレジスタの説明です。

　　TOUTPS<3:0>は、Timer２のポストスケールの設定です
　　TMR2ONは、使用する：１　使用しない：０
　　T2CKPS<1:0>は、Timer２のプリスケールの設定です
　　

CCPR1Lレジスタ

　CCPR1Lレジスタは、PWMのパルス幅（デューティ比）を決定するものです。必要な画像は、データシート80ページから切り抜きで集めました。CCPR1L:CCP1CON<5:4>というのは「CCP1CONの5ビット目、4ビット目とCCRPR1Lを順に並べた値」という意味です。ビットのイメージを表にしました。デューティを１０ビットを表します。（実際の記載方法はプログラムを参照してください）

＜計算例＞
　　PulseWidth＝（10ビットの整数）×（マイコンのクロック）×（TM2のプリスケール）

CCP1CONレジスタ

　PWMの設定をしているレジスタになります。

DC1B<1:0>は、２ビット（４ビット目と５ビット目）がPWM動作時にデューティ比を決定する時に利用します。
CCP1M<3:0>は、モードの設定です。下記は、データシートの説明をそのまま掲載しています。「110x」の「ｘ」は、１or 0 いずれかの数値を入力すれば問題ありません。

　　　例　110x = PWM mode active-high
　　　　　111x = PWM mode active-low
　　　　　

プログラム

　サンプルプログラムは、動作説明しやすいような設定とプログラムになっています。特に、マイコンのクロックを４MHzに設定していると周期が１MHzになるため、

＜PWM周期：５KHz＞
　設定値：PR2：199　マイコンのクロック：4MHz

　PWM ＝（PR2＋１）×４×Tosc×TMR2プリスケール
　　　　＝（199＋１）×４×（１/４MHz）×１
　　　　＝200μS

　デューティ比
　　10％：　200μS　×　0.1　＝20μS
　　50％：　200μS　×　0.5　＝100μS
　　90％：　200μS　×　0.9　＝180μS

（例えば、10％の設定値を計算）
　Wide　＝　求めるもの　×　4　×（１/４MHz）×１
　　20　＝　求めるもの　×　μS
　※データシート上と計算式が異なります。おそらく「×４」が抜けているのではないでしょか？データ結果からみても計算が間違っていると思えませんし。。。
　

動作結果

　Pickit２には、簡単なロジックツールがアプリに付属しています。私は、Pickit２こそが最強な書き込みだと思いますが、すでに生産中止＆サポート中止です。まあ、クローンを作成できるのでよしとします。

　下図は、50％でPWM動作をしているときの波形になります。しっかりと200μS周期に対して、100μSずつONとOFFが繰り返されているのがわかります。

　下図は、10パーセントの時の波形になります。きれいに出力されています。

動作（動画）

後日公開

プログラム例

#include <xc.h>
// CONFIG
#pragma config FOSC = INTOSCIO  // Oscillator Selection bits (INTOSCIO oscillator: I/O function on RA4/OSC2/CLKOUT pin, I/O function on RA5/OSC1/CLKIN)
#pragma config WDTE = OFF       // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)
#pragma config PWRTE = ON       // Power-up Timer Enable bit (PWRT enabled)
#pragma config MCLRE = OFF      // MCLR Pin Function Select bit (MCLR pin function is digital input, MCLR internally tied to VDD)
#pragma config CP = OFF         // Code Protection bit (Program memory code protection is disabled)
#pragma config CPD = OFF        // Data Code Protection bit (Data memory code protection is disabled)
#pragma config BOREN = OFF      // Brown Out Detect (BOR disabled)
#pragma config IESO = OFF       // Internal External Switchover bit (Internal External Switchover mode is disabled)
#pragma config FCMEN = OFF      // Fail-

#define _XTAL_FREQ 4000000

void main(void) {
    
    /*手順１：内部クロックの設定：４MHｚ*/
    /*データシート：P19，P20*/
    OSCCON = 0b01101000;

    /*ポートプルアップを使いたい場合は、このオプションレジスタを０で有効にしておく*/
    /*プリスケーラ：２５６　*/
    OPTION_REG = 0b00000111;

    /*手順２：ポートデジタルに設定*/
    /*Ｐ３３（Ｐ３５）*/
    /*設定全てデジタル　＆　Fosc/64*/
    ANSEL = 0b01100000;

    /*手順２：ポートの入出力の設定　１；入力　０：出力*/
    /*今回の設定：GP3は入力のみなので１を立てておく。*/
    /*データシート：P36*/    
    TRISIO = 0b00001000;

    /*ポートのデータは何が入っているかわからないので、消灯できるように0をポートに入れておく*/
    GPIO = 0b00000000;
   
    /*pwmの設定*/
    CCP1CON = 0b00001100;　　//アクティブHigh
    T2CON = 0b00000100;     //TMR2有効、プリスケーラ1
    PR2 = 199;//周期を200μSにするため  
    while(1){
//10％の設定
    CCPR1L = 20;
    //CCP1CON = 0b00001100;//←９ビットと10ビットはここへ    
    __delay_ms(2000);
//50％の設定
    CCPR1L = 100;
    //CCP1CON = 0b00001100;//←９ビットと10ビットはここへ
    __delay_ms(2000);
//90％の設定
    CCPR1L =180;
   // CCP1CON = 0b00101100;//←９ビットと10ビットはここへ
    __delay_ms(2000);    
    }
    
    return;
}