Atmega328P タイマー/カウンタ1の高速PWM動作

Arduino-UNOで使われているAtmega328P、この高速PWM動作
の解説が「なんのこっちゃ?」になっていませんか？
8,9,10bit固定値での高速PWMだとTOP値が，255,511,1023
と固定されるので理解しやすいかと思いますが、
ICR1あるいはOCR1AレジスタでTOP値を決めたい時に
(PWM周期を動かしたい)、データシートには
ややこしい注意が記してあります。

かいつまんで、要点を。

　・OCR1Aは2重緩衝されます。
　・ICR1は2重緩衝されません。

まず、この「2重緩衝」ってなに？　でしょうか。

　・ICR1がTOP値を定義するのに使われるとき、ICR1を
　　更新する手順はOCR1Aの更新と異なります。
　・TOPを定義するのにICR1を使うことは決まった
　　TOP値を使う時に上手くいきます。

この解説、PWM周期を可変したいときにICR1を使うと
　　「上手くいかないかも」
ということと理解できます。
その理由。

　・ICR1が小さな値に変更される場合、書かれた
　　新しいICR1値がTCNT1の現在値よりも小さくな
　　る危険を意味します。
　・その後の結果はｶｳﾝﾀが(その回の)TOP値での
　　比較一致を失うことです。

つまり、ICR1でPWM波を作っているとき、PWM周期を短く
しようとしたときが「危ない」ぞっということなのです。
もしTNCT1より小さくしてしまったら、次の一致のため
にTCNT1が一周する(FFFF→0000を通過)のを待たなけれ
ばなりません。
PWMパルスの抜けが生じてしまいます。
　　※16MHzクロックだと1/65536で244Hz。
　　　4m秒ほどの抜け(だんまり)が出てしまう
　　　わけです。

このICR1に対して、OCR1Aを使った時は、

　・この特徴は何時でも書かれることをOCR1Aの
　　I/O位置に許します。
　・OCR1A I/O位置が書かれる時に書かれた値は
　　OCR1A緩衝部に置かれます。
　・OCR1A(比較)ﾚｼﾞｽﾀはその後にTCNT1がTOPと一致
　　した次のﾀｲﾏ/ｶｳﾝﾀ ｸﾛｯｸ周期にOCR1A緩衝部の
　　値で更新されます。
　・基準PWM周波数が(TOP値を変更することによって)
　　動的に変更される場合、OCR1Aが2重緩衝機能のため、
　　TOPとしてOCR1Aを使うことは明らかに良い選択です。

となって、OCR1Aを使うと、次サイクルのTOP値一致で
PWM周期が更新されるのです。
ですので、ICR1の時のように「一周抜け」の心配はあり
ません。
　　※でも、出力できるPWMは一つだけに
　　　なってしまいます。

その違いを
　　・周波数つながりで、赤外線受光モジュールのBPF周波数
のスケッチをちょっと変更して確かめてみました。
ICR1をTOP値にするか、OCR1AをTOPにするかを#defineで
決めます。
OCR1AをTOP値にするとPWMのデューティ設定はOCR1Bで、
つまりOC1B端子が出力になるので、出力のポートが変わります。

見ているのは、発生周波数が54kHz→22kHzに変わる
タイミングです。
　　※トリガー用のテストパルスを出しています。
こんな具合にLED駆動出力(8波)が変わります。
★1と★2が注目点です。

「▼出力開始処理」のタイミングでPWM周期とデューティを
変えています。
まず、その次の割り込み処理までの時間が異なっています。
そしてLED駆動パルスが出るタイミング(OCR1Aあるいは
OCR1Bが反映される)も違いが見えます。

「BPF周波数チェック」のスケッチでは、タイマー1
割り込み内でTOP値を変えていますので、TCNT1は
「0000」からちょっとしか進んでおらず、新設定する
ICR1がTCNT1より小さくなることはありません。

しかし、「注意せよ！」は変わりありませんので。
　　※タイミングの連続性がズレてよいのなら
　　　新ICR1設定前にTCNT1をクリアしてし
　　　まうとかかなぁ。

※サンプルスケッチ (.txtにしています)

　　・ダウンロード - ir_frq_scan3.txt

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