ラズピコのPWM。やっぱしanalogWriteは捨てちゃえ #2

2023年2月21日：ラズピコのPWM。　やっぱしanalogWriteは捨てちゃえ
この続き。

ラジオペンチさんのコメント
　　「せっかくだから analogWritePure なんて関数・・・」と
ありましたので、難しいことはせずにサクッとまとめてみました。
　　　※サクッとで、エラーチェックや
　　　　数値範囲チェックはしてません。

関数は2つ。

　int pwmStart(pin_size_t pin, int val, int range, int frq)
まず、これで
　分解能　range と　周波数　frq から、
val値に対する乗数を計算します。
　pinはPWM出力ピン番号。　valはPWM幅。

というのはピコのPWM、クロックが125MHzで分周器の最大が
8bitの256未満 (m・n/16の浮動小数点で設定できる)という
制限があるのです。

PWM周波数500Hzで8bit分解能だと分周比が976.56になって
しまい、256.0を越えてしまいます。
そこで、PWM幅を得るval値にmlt値を乗じるようにして、
分周比が256.0を越えないようにします。

PWM周波数1kHzで分解能が100だと分周比が1/250で、
PWM幅valへの乗数が5となります。
val値0でL、100でH。
１～99でデューティ1%～99%が出てきます。

pwmStartの返り値である乗数(mlt)を得たあとは、
この関数↓でPWM幅を出力。
　void pwmVal(pin_size_t pin, int val, int mlt)
浮動小数点計算が不要な分、処理が早くなります。

テストプログラムを走らせるとこんな感じ。
　　USBで通信　出力ピンをオシロで観察

# Pico PWM Test #5 (2023-02-22)　Entでタイトル出力
# PWM Port >22　　　　　　出力ピン番号
# PWM Freq (500Hz) >1000　PWM周波数
# PWM Range (256) >100　　　分解能 0～100で
PWM:22 m:5 1/250.000　　　mltとclkdiv値

# PWM Data >10　　10だとデューティ10%
10/100 10.000%
# PWM Data >99
99/100 99.000%
# PWM Data >45
45/100 45.000%
# PWM Data >33
33/100 33.000%

# PWM Data >　　Entだけ入力で最初から
# PWM Port >
# PWM Port >19　　出力を19ピンに
# PWM Freq (500Hz) >800　　周波数を800Hzに
# PWM Range (256) >1000　　分解能を1000に
PWM:19 m:1 1/156.250　　mltとclkdivが確定

# PWM Data >120
120/1000 12.000%
# PWM Data >990
990/1000 99.000%
# PWM Data >10
10/1000 1.000%

# PWM Port >19
# PWM Freq (500Hz) >1200　　1200Hz
# PWM Range (256) >4096　　分解能12bitで
PWM:19 m:1 1/25.431　　mltとclkdivが確定
# PWM Data >100
100/4096 2.441%
# PWM Data >4000
4000/4096 97.656%
# PWM Data >4095
4095/4096 99.976%
# PWM Data >4090
4090/4096 99.854%

1Hz単位でPWM周波数が設定できます。
PWM分解能も「2^n」だけでなく、100とか1000に
できるので、10進でPWMデューティを設定する時に
便利かと。
分解能が偶数だと、半値で1/2デューティが得られます。

※テストプログラム
　　・ダウンロード - pwm_serial_in5.txt

Arduino IDEの環境によってはコンパイルエラーが出るかも。

※ pwmStart() 実行時間


※ pwmVal() 実行時間