LPC810, partie 5, module SCT et PWM

Générer un signal PWM sur un AVR ou un PIC est simple mais pour arriver à le faire sur un LPC810 j'ai du lire et relire avec beaucoup d'attention le chapitre 10 du LPC81x user manual concernant le module SCT (State Configurable Timer). C'est le plus long chapitre du manuel. Ce périphérique utilise 116 registres de configuration. Générer un signal PWM est l'utilisation la plus simple qu'on peut faire de ce périphérique. Si ce périphérique est si complexe c'est qu'en fait il s'agit d'un automate programmable. Notez que les LPC8xx sont limités à 2 états et 6 événements. Dans l'utilisation que j'en fais dans les 2 démos qui suivent il n'y a pas de transition d'état, le SCT demeure dans l'état 0. Néanmoins si vous jetez un coup d’œil à la procédure PWM_init()du premier démo, 30 assignations à divers registres du module SCT sont nécessaires pour générer 3 signaux PWM.

LED RGB contrôlée par PWM 16 bits

Pour ce démo j'ai conservé le montage de la LED RGB tel quel mais chaque anode est contrôlée en intensité par un signal PWM à une fréquence de 183 Hertz. La résolution PWM est de 16 bits par canal. A chaque seconde la fonction rand() est utilisée pour générer 3 nouvelles valeurs pour le rapport cyclique de chaque canal. Il en résulte donc que la LED change de couleur 1 fois par seconde de façon aléatoire.

/* =============================================================================== Name : main.c Author : $(Jacques Deschênes) Version : Copyright : $(copyright) Description : LED RGB changeant de couleur continuellement au hazard. =============================================================================== */ #ifdef __USE_CMSIS #include "LPC8xx.h" #endif #include <cr_section_macros.h> // TODO: insert other include files here #include "stdlib.h" #include "time.h" // TODO: insert other definitions and declarations here #define RED (1) #define BLUE (2) #define GREEN (3) #define m_set_output_pin(bit) LPC_GPIO_PORT->DIR0|=(bit) #define SYS_CLOCK (12000000UL) // fréquence SYS_CLOCK par défaut #define MSEC (SYS_CLOCK/1000) // Tcy/milliseconde #define PWM_PERIOD (65536) // bits cans PINENABLE0 #define DIS_ACMP_I1 (1<<0) // analog compare input 1 on PIO0_0 #define DIS_ACMP_I2 (1<<1) // analog compare input 2 on PIO0_1 #define DIS_SWCLK (1<<2) // single wire debug clock on PIO0_3 #define DIS_SWDIO (1<<3) // single wire debug data i/o on PIO0_2 #define DIS_XTALIN (1<<4) // disable crystal in on PIO0_8 #define DIS_XTALOUT (1<<5) // disable crystal out on PIO0_9 #define DIS_RESET (1<<6) // disable reset on PIO0_5 #define DIS_CLKIN (1<<7) // disable clkin on PIO0_1 #define DIS_VDDCMP (1<<8) // disable Vdd compare on PIO0_6 #define m_disable_pin(pins) LPC_SWM->PINENABLE0 |= (pins) // bits dans SYSAHBCLKCTRL #define CLK_SYS (1<<0) #define CLK_ROM (1<<1) #define CLK_RAM (1<<2) #define CLCK_FLASHREG (1<<3) #define CLK_FLASH (1<<4) #define CLCK_I2C (1<<5) #define CLK_GPIO (1<<6) // bit activation signal clock sur GPIO L #define CLK_SWM (1<<7) #define CLK_SCT (1<<8) // bit activation signal clocks ur SCT #define CLK_WKT (1<<9) #define CLK_MRT (1<<10) // bit activation MRT #define CLK_SPI0 (1<<11) #define CLK_SPI1 (1<<12) #define CLK_CRC (1<<13) #define CLK_UART0 (1<<14) #define CLK_UART1 (1<<15) #define CLK_UART2 (1<<16) #define CLK_WWDT (1<<17) #define CLK_IOCON (1<<18) #define CLK_ACMP (1<<19) // initialisation du signal clock pour les périphériques utilisés #define m_periph_clock_enable(peripherals) LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (peripherals) // bits dans PRESETCTRL #define RESET_SPI0 (1<<0) #define RESET_SPI1 (1<<1) #define RESET_UARTFRG (1<<2) #define RESET_UART0 (1<<3) #define RESET_UART1 (1<<4) #define RESET_UART2 (1<<5) #define RESET_I2C (1<<6) #define RESET_MRT (1<<7) #define RESET_SCT (1<<8) #define RESET_WKT (1<<9) #define RESET_GPIO (1<<10) #define RESET_FLASH (1<<11) #define RESET_ACMP (1<<12) // reset les périphériques #define m_periph_reset(peripheral) {LPC_SYSCON->PRESETCTRL &=~(peripheral);LPC_SYSCON->PRESETCTRL |= (peripheral);} inline void assign_pins(){ // selectionne les périphériques sur les broches // activation signal clock sur SWM LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= CLK_SWM; // assignation des sortie CTOUTx aux broches LPC_SWM->PINASSIGN6 &=0xffffff; LPC_SWM->PINASSIGN6 |=RED<<24; LPC_SWM->PINASSIGN7&=0xffff0000; LPC_SWM->PINASSIGN7|=GREEN|(BLUE<<8); // désactivation signal clock sur SWM LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL &= ~CLK_SWM; }//f() void PWM_init(){ LPC_SCT->CONFIG=1; //compteur 32 bits, clocké par BUS_CLOCK LPC_SCT->CTRL_U &= ~(1<<4); //compteur vers le haut LPC_SCT->CTRL_U &= ~(0xff<<5); // pas de préscale LPC_SCT->REGMODE_L=0; // mode match. LPC_SCT->MATCH[0].U=PWM_PERIOD; // période PWM LPC_SCT->MATCHREL[0].U =PWM_PERIOD; // valeur de comparaison pour chaque canal LPC_SCT->MATCH[1].U=PWM_PERIOD*10/100; // rouge LPC_SCT->MATCH[2].U=PWM_PERIOD*30/100; // vert LPC_SCT->MATCH[3].U=PWM_PERIOD*90/100; // bleu // valeur de rechargement registre match de chaque canal LPC_SCT->MATCHREL[1].U =PWM_PERIOD*10/100; // rouge LPC_SCT->MATCHREL[2].U =PWM_PERIOD*30/100; // vert LPC_SCT->MATCHREL[3].U =PWM_PERIOD*90/100; // bleu LPC_SCT->CTRL_U = (1<<3); // remise à zéro du compteur LPC_SCT->LIMIT_L = (1 << 0); // événement 0 utilisé lorsque le compteur atteint sa limite // événement 0 remet la sortie des 3 anode à zéro LPC_SCT->EVENT[0].CTRL = (1 << 12); LPC_SCT->EVENT[0].STATE = 1; LPC_SCT->OUT[0].SET = (1 << 0); LPC_SCT->OUT[1].SET = (1 << 0); LPC_SCT->OUT[2].SET = (1 << 0); // événement 1 met la sortie anode rouge à 0 LPC_SCT->EVENT[1].CTRL = (1 << 0) | (1 << 12); LPC_SCT->EVENT[1].STATE = 1; LPC_SCT->OUT[0].CLR = (1 << 1); // événement 2 met la sortie anode verte à 0 LPC_SCT->EVENT[2].CTRL = (2 << 0) | (1 << 12); LPC_SCT->EVENT[2].STATE = 1; LPC_SCT->OUT[1].CLR = (1 << 2); // événement 3 met la sortie anode bleu à 0 LPC_SCT->EVENT[3].CTRL = (3 << 0) | (1 << 12); LPC_SCT->EVENT[3].STATE = 1; LPC_SCT->OUT[2].CLR = (1 << 3); LPC_SCT->CTRL_U &= ~(3 << 1); // démarre le PWM }//f() void delay_ms(uint32_t n){ LPC_MRT->Channel[0].STAT|=1; LPC_MRT->Channel[0].INTVAL=(n*MSEC)&0x7fffffff; LPC_MRT->Channel[0].INTVAL|=0x80000000; while (!(LPC_MRT->Channel[0].STAT&1)); }//f() int main(void) { // TODO: insert code here m_periph_clock_enable(CLK_GPIO|CLK_SCT|CLK_MRT); m_periph_reset(RESET_MRT|RESET_GPIO|RESET_SCT); LPC_MRT->Channel[0].CTRL=2; // on désactive tous les périphériques et fonctions inutilisés pour avoir accès aux GPIO m_disable_pin(DIS_ACMP_I1|DIS_ACMP_I2|DIS_SWCLK|DIS_SWDIO|DIS_XTALIN|DIS_XTALOUT|DIS_CLKIN|DIS_VDDCMP); assign_pins(); // assignation des périphériques aux broches PWM_init(); srand(13); while(1) { LPC_SCT->MATCHREL[1].U=rand()&0xffff; LPC_SCT->MATCHREL[2].U=rand()&0xffff; LPC_SCT->MATCHREL[3].U=rand()&0xffff; //transition(r,g,b); delay_ms(1000); } return 0 ; }

Comparez la simplicité de la fonction delay_ms() avec la complexité de PWM_init(). Le module MRT (Multi-Rate Timer) est un des plus simple à utiliser.

2ième démo

Dans ce démo j'utilise le module SCT d'un autre autre façon. En utilisant 4 événements le module SCT peut séquencer les 3 couleurs primaires de la LED sans intervention logicielle. Une fois le module SCT paramétré et démarré, le MCU tourne dans une boucle while vide et il n'y a pas non plus de routine d'interruption qui intervient.

/* =============================================================================== Name : main.c Author : $(Jacques Deschênes) Version : Copyright : $(copyright) Description : exemple d'automate programmé avec le module SCT =============================================================================== */ #ifdef __USE_CMSIS #include "LPC8xx.h" #endif #include <cr_section_macros.h> // TODO: insert other include files here #include "time.h" // TODO: insert other definitions and declarations here #define RED (1) #define BLUE (2) #define GREEN (3) #define m_set_output_pin(bit) LPC_GPIO_PORT->DIR0|=(bit) #define SYS_CLOCK (12000000UL) // fréquence SYS_CLOCK par défaut #define MSEC (SYS_CLOCK/1000) // Tcy/milliseconde #define PWM_PERIOD (4000*MSEC) // 7 secondes // bits cans PINENABLE0 #define DIS_ACMP_I1 (1<<0) // analog compare input 1 on PIO0_0 #define DIS_ACMP_I2 (1<<1) // analog compare input 2 on PIO0_1 #define DIS_SWCLK (1<<2) // single wire debug clock on PIO0_3 #define DIS_SWDIO (1<<3) // single wire debug data i/o on PIO0_2 #define DIS_XTALIN (1<<4) // disable crystal in on PIO0_8 #define DIS_XTALOUT (1<<5) // disable crystal out on PIO0_9 #define DIS_RESET (1<<6) // disable reset on PIO0_5 #define DIS_CLKIN (1<<7) // disable clkin on PIO0_1 #define DIS_VDDCMP (1<<8) // disable Vdd compare on PIO0_6 #define m_disable_pin(pins) LPC_SWM->PINENABLE0 |= (pins) // bits dans SYSAHBCLKCTRL #define CLK_SYS (1<<0) #define CLK_ROM (1<<1) #define CLK_RAM (1<<2) #define CLCK_FLASHREG (1<<3) #define CLK_FLASH (1<<4) #define CLCK_I2C (1<<5) #define CLK_GPIO (1<<6) // bit activation signal clock sur GPIO L #define CLK_SWM (1<<7) #define CLK_SCT (1<<8) // bit activation signal clocks ur SCT #define CLK_WKT (1<<9) #define CLK_MRT (1<<10) // bit activation MRT #define CLK_SPI0 (1<<11) #define CLK_SPI1 (1<<12) #define CLK_CRC (1<<13) #define CLK_UART0 (1<<14) #define CLK_UART1 (1<<15) #define CLK_UART2 (1<<16) #define CLK_WWDT (1<<17) #define CLK_IOCON (1<<18) #define CLK_ACMP (1<<19) // initialisation du signal clock pour les périphériques utilisés #define m_periph_clock_enable(peripherals) LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (peripherals) // bits dans PRESETCTRL #define RESET_SPI0 (1<<0) #define RESET_SPI1 (1<<1) #define RESET_UARTFRG (1<<2) #define RESET_UART0 (1<<3) #define RESET_UART1 (1<<4) #define RESET_UART2 (1<<5) #define RESET_I2C (1<<6) #define RESET_MRT (1<<7) #define RESET_SCT (1<<8) #define RESET_WKT (1<<9) #define RESET_GPIO (1<<10) #define RESET_FLASH (1<<11) #define RESET_ACMP (1<<12) // reset les périphériques #define m_periph_reset(peripheral) {LPC_SYSCON->PRESETCTRL &=~(peripheral);LPC_SYSCON->PRESETCTRL |= (peripheral);} inline void assign_pins(){ // selectionne les périphériques sur les broches // activation signal clock sur SWM LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= CLK_SWM; // assignation des sortie CTOUTx aux broches LPC_SWM->PINASSIGN6 &=0xffffff; LPC_SWM->PINASSIGN6 |=RED<<24; LPC_SWM->PINASSIGN7&=0xffff0000; LPC_SWM->PINASSIGN7|=GREEN|(BLUE<<8); // désactivation signal clock sur SWM LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL &= ~CLK_SWM; }//f() void state_machine_init(){ LPC_SCT->CONFIG=1; //compteur 32 bits, clocké par BUS_CLOCK LPC_SCT->OUTPUT=0; // eteint les 3 couleurs LPC_SCT->CTRL_U &= ~(1<<4); //compteur vers le haut LPC_SCT->CTRL_U &= ~(0xff<<5); // pas de diviseur LPC_SCT->REGMODE_L=0; // mode match. LPC_SCT->MATCH[0].U=PWM_PERIOD; // période PWM LPC_SCT->MATCHREL[0].U =PWM_PERIOD; // valeur de comparaison pour chaque canal LPC_SCT->MATCH[1].U=PWM_PERIOD/4; // événement 1 LPC_SCT->MATCH[2].U=PWM_PERIOD/2; // événement 2 LPC_SCT->MATCH[3].U=PWM_PERIOD*3/4; // évéenement 3 // valeur de rechargement registre match de chaque canal LPC_SCT->MATCHREL[1].U =PWM_PERIOD/4; LPC_SCT->MATCHREL[2].U =PWM_PERIOD/2; LPC_SCT->MATCHREL[3].U =PWM_PERIOD*3/4;; LPC_SCT->CTRL_U = (1<<3); // remise à zéro du compteur LPC_SCT->LIMIT_L = (1 << 0); // événement 0 utilisé lorsque le compteur atteint sa limite // événement 0 remet la sortie des 3 anode à zéro LPC_SCT->EVENT[0].CTRL = (1 << 12); LPC_SCT->EVENT[0].STATE = 1; LPC_SCT->OUT[0].CLR = (1 << 0)|(1<<2); //mis à zéro par événement 0 et 2 LPC_SCT->OUT[1].CLR = (1 << 0)|(1<<3); // mis à zéro par événement 0 et 3 LPC_SCT->OUT[2].CLR = (1 << 0); // mis à zéro par événement 0 // événement 1 met la sortie anode rouge à 1 LPC_SCT->EVENT[1].CTRL = (1 << 0) | (1 << 12); LPC_SCT->EVENT[1].STATE = 1; LPC_SCT->OUT[0].SET = (1 << 1); // mis à 1 par événement 1 // événement 2 met la sortie anode verte à 1, rouge à zéro LPC_SCT->EVENT[2].CTRL = (2 << 0) | (1 << 12); LPC_SCT->EVENT[2].STATE = 1; LPC_SCT->OUT[1].SET = (1 << 2); // mis à 1 par événement 2 // événement 3 met la sortie anode bleu à 1, verte à zéro LPC_SCT->EVENT[3].CTRL = (3 << 0) | (1 << 12); LPC_SCT->EVENT[3].STATE = 1; LPC_SCT->OUT[2].SET = (1 << 3); // mis à 1 par événement 3 LPC_SCT->CTRL_U &= ~(3 << 1); // démarre le PWM }//f() int main(void) { // TODO: insert code here m_periph_clock_enable(CLK_GPIO|CLK_SCT|CLK_MRT); m_periph_reset(RESET_MRT|RESET_GPIO|RESET_SCT); LPC_MRT->Channel[0].CTRL=2; // on désactive tous les périphériques et fonctions inutilisés pour avoir accès aux GPIO m_disable_pin(DIS_ACMP_I1|DIS_ACMP_I2|DIS_SWCLK|DIS_SWDIO|DIS_XTALIN|DIS_XTALOUT|DIS_CLKIN|DIS_VDDCMP); assign_pins(); // assignation des périphériques aux broches state_machine_init(); while(1) { } return 0 ; }

Conclusion

Les fabricants de MCU ajoute des modules de plus en plus complexes à leur produit. Ceux-ci demandent plus d'effort d'apprentissage mais une fois maîtrisés ils permettent de libéré l'unité centrale au profit d'autres tâches.