PWM Atmega88 Verständnisproblem (in C)

Kai W. schrieb:

> ich habe ein Problem. Ich möchte eine PWM mit einer Frequenz von 50Hz
> erzeugen.


Wozu? Servo-Ansteuerung?


> TCCR1A = (1<<COM11)|(1<<WGM10)|(1<<WGM11); //Nichtinv. PWM, 10Bit PWM
> TCCR1B = (1<<CS12);  //Prescaler 254
>
> //Dadurch komme ich laut meiner Berechnung auf:
> //eine Tastrate von 630 takte pro 20ms


Du musst dich entscheiden.
Entweder du gibst die 10 Bit auf, oder du gibst die 630 Takte für die 
20ms auf.
Aber eines von beiden musst du aufgeben, denn die beiden Dinge können 
nicht gleichzeitig erfüllt werden.

> Ist das soweit ok?

Nein.

Kai W. schrieb:
> um einen definierten Wert zuhaben den ich erreichen möchte

Na, dann definiere mal!
Brauchst du die Frequenz von 50Hz exakt oder willst du bis 1024 
zählen?

Kai W. schrieb:
> Karl Heinz Buchegger schrieb:
>
>> Wozu? Servo-Ansteuerung?
>
> nein um einen definierten Wert zuhaben den ich erreichen möchte.
> Also eigene Aufgabenstellung.
>
> Außerdem mit einem Tastverhältnis von 0-100%, Servos brauchen doch
> 1-2ms high und den rest low oder?!

Schon.
Aber die Wiederholrate ist 20ms. Und gerade Neulinge kleben zu sehr an 
diesen 20ms, die in Wirklichkeit völlig unkritisch sind.

>> Du musst dich entscheiden.
>> Entweder du gibst die 10 Bit auf, oder du gibst die 630 Takte für die
>> 20ms auf.
>
> Verstehe ich nicht. Ich kann doch mit 10Bit bis 1024 zählen.

Schon. Aber du musst IMMER bis 1024 zählen. Sonst ist es keine 10 Bit 
PWM. Der Begriff '10 Bit PWM' impliziert, dass der Zählbereich des 
Timers von 0 bis 1023 geht. Immer.

D.h. entweder eine 10 Bit PWM, oder eine PWM die bis 630 geht (was dann 
keine 10 Bit mehr sind). Aber beides gleichzeitig geht nicht.
Du kannst nicht zu deinem Kumpel sagen: Du zählst jetzt immer bis 10, 
aber bei 6 fängst du wieder bei 0 an.
In dieser Anweisung ist ein logischer Fehler :-)


Sieh dir die anderen PWM-Modi an. Es gibt auch welche, in denen du den 
Wert, bis zu dem zu zählen ist vorgeben kannst. (Im Datenblatt bei den 
Timermodi in der Spalte 'TOP' nachsehen. Wenn dort ein Register steht, 
dann ist das so ein Modus)

Also: was ist dir wichtiger?
die 20ms (und damit ein Zählbereich bis 630 und daher eine PWM die du in 
630 Abstufungen betreiben kannst), oder die 10 Bit (und damit 1024 
Abstufungen der PWM)?

Wenn du sowohl die 20ms als auch die 10-Bit haben willst, dann ist deine 
einzige Schraube, an der du noch drehen kannst, die Taktfrequenz bzw. 
der Vorteiler. Mit dem Vorteiler alleine geht es sich nicht aus, bleibt 
nur noch die Taktfrequenz. Aber das will man eigentlich meistens nicht 
wirklich

Kai W. schrieb:
> Ich hab was vergessen.
> Laut Datasheet müsste das der PWM Mode 8 (PWM, phase and frequency
> correct) sein.

vergiss mal das phase and frequency correct.
Da geht es um ganz was anderes.

Konzentrier dich erst mal nur auf die Fast-PWM Modi


Diese Modi gibt es

1

Mode WGM13 WGM12 WGM11 WGM10  Timer/counter mode  TOP

2

----+-----+-----+-----+------+-------------------+-----------

3

  0    0     0     0     0     Normal             0xFFFF

4

  1    0     0     0     1     PWM, p c, 8-bit    0x00FF

5

  2    0     0     1     0     PWM, p c, 9-bit    0x01FF

6

  3    0     0     1     1     PWM, p c, 10-bit   0x03FF

7

  4    0     1     0     0     CTC                OCR1A

8

  5    0     1     0     1     Fast PWM, 8-bit    0x00FF

9

  6    0     1     1     0     Fast PWM, 9-bit    0x01FF

10

  7    0     1     1     1     Fast PWM, 10-bit   0x03FF

11

  8    1     0     0     0     PWM, pf c          ICR1

12

  9    1     0     0     1     PWM, pf c          OCR1A

13

 10    1     0     1     0     PWM, p c           ICR1

14

 11    1     0     1     1     PWM, p c           OCR1A

15

 12    1     1     0     0     CTC                ICR1

16

 14    1     1     1     0     Fast PWM           ICR1

17

 15    1     1     1     1     Fast PWM           OCR1A

Du suchst einen Modus, für den gilt
a) Es ist ein Fast-PWM Modus
b) Du kannst die Obergrenze bis zu der gezählt wird, frei festlegen


Aus a) folgt, dass nur die Modi 5, 6, 7, 14 und 15 in Frage kommen.
Aus b) folgt, dass du keine fixen TOP Werte brauchen kannst, damit sind 
die Modi 5, 6 und 7 aus dem Rennen, denn bei denen steht in der Spalte 
TOP eine fixe Zahl.

Bleiben nur die Modi 14 bzw 15 übrig.
Beide Modi sind Fast-PWM Modi und du kannst per Register festlegen, bis 
wie weit dein Zähler zählen wird. Der einzige Unterschied besteht darin, 
dass du diese Zählgrenze einmal ins Register ICR1 schreibst und im 
anderen Modus ins Register OCR1A.
Welchen der beiden Modi man dann nimmt, hängt davon ab, welches der 
beiden Register man gerade nicht braucht. Will man gleichzeitig mit dem 
Timer noch Input Capture machen, dann braucht man das ICR1 Register für 
den Input Capture und kann es daher nicht zur PWM-Festlegung benutzen. 
Will man nicht 1 sondern 2 PWM Ausgänge mit dem Timer machen, dann 
braucht man die beiden Compare Match Register OCR1A und OCR1B für die 
Festlegung des jeweiligen Tastgrads und kann daher den Modus 15 nicht 
benutzen.

Bei dir ist es egal. Du willst weder das eine machen noch das andere. 
Daher würde ich der Einfachheit halber den Modus 14 wählen, mit ICR1 als 
TOP Register. Damit bleibt dir der A-Kanal des Timers zur PWM Erzeugung 
frei und du kannst OCR1A zur festlegung des Tastgrades benutzen, die PWM 
kommt am Pin OC1A raus und die COM-Bits COM1A0 und COM1A1 sind für 
normal/invertiert zuständig (da ist überall das 'A' drinnen. A wie 
A-Kanal vom Timer)

In ICR1 kommen daher die 630 (629 um genau zu sein)
und damit zählt dann der Timer laufend von 0 bis 629. Und da du dich 
(hoffentlich) nicht verrechnet hast, bedeutet das, das der Timer das in 
1 Sekunde mit dem gewählten Vorteiler und bei der vorgegebenen 
Taktfrequenz genau 50 mal schafft. Voila - damit hast du deine 20ms

Modus 14 bedeutet also, dass (siehe Tabelle) WGM13, WGM12, WGM11 auf 1 
gesetzt werden müssen und WGM10 bleibt auf 0.

Dann scrollst du im Datenblatt ein wenig hoch und suchst dir die 
Tabelle, die für diesen Modus für die COM Bits zuständig ist. In deinem 
Fall ist das die Tabelle 16.2 - weil es sich ja um einen Fast PWM Modus 
handelt und kriegst damit die COM Bits.

Sicherheitshalber noch nachsehen, in welchem Konfigurationsregister 
jedes einzelne der so festgestellten Bits ist ....

... und du hast alle Zutaten beisammen um den Timer konfigurieren zu 
können.

Kai W. schrieb:

> Und den Wert gebe ich im Register TCNT1 ein?
>
> Also die
>
> TCNT1 = 629;

Nein.
Das TCNT1 Register ist der eigentliche Zähler, der Mechanismus der 
zählt.

Wenn du einen Wecker hast, den du um 7 Uhr läuten lassen willst, 
fummelst du ja auch nicht an den Zahrädern rum, sondern du stellst den 
Zeiger des Läutwerks auf 7 Uhr.

Das TCNT1 Register, das lässt du in Ruhe. Das sind 'die Zahnräder' 
deiner Uhr, äh, Timers.

Kai W. schrieb:

> Wenn ich jetzt den Modus 14 wähle, dann scheib ich den Zählwert in den
> Register ICR1. Ok.
> Schreibe ich den vergleichswert, um die Tastrate einzustellen in den
> Register
> OCR1?

OCR1 gibt es nicht.
Du meinst OCR1A


Siehe
> Bei dir ist es egal. Du willst weder das eine machen noch das
> andere. Daher würde ich der Einfachheit halber den Modus 14 wählen,
> mit ICR1 als TOP Register. Damit bleibt dir der A-Kanal des Timers
> zur PWM Erzeugung frei und du kannst OCR1A zur festlegung des
> Tastgrades benutzen, die PWM kommt am Pin OC1A raus und die
> COM-Bits COM1A0 und COM1A1 sind für normal/invertiert zuständig
> (da ist überall das 'A' drinnen. A wie A-Kanal vom Timer)

Kai W. schrieb:


> Im Modus 15 kann ich eine PWM mit einem Tastverhältnis an PB2 ausgeben.
> In OCR1A Scheibe ich meinen Zählwert.
> In OCR1B das Tastverhältnis.


Gut erkannt (und nenn den 'Zählwert' den 'Top-Wert'. Denn das ist auch 
der Begriff der im Datenblatt benutzt wird. Dann gibt es keine 
Missverständnisse).

Trotzdem: Gut erkannt.
So mancher hat dass nicht so schnell kapiert, warum er bei OCR1A als 
Top, den OCR1A nicht mehr zur Einstellung des Tastgrades verwenden kann.

Kai W. schrieb:
> Danke.
>
> Was mir grade aufgefallen ist, der OCR1A/B ist doch nur jeweils ein 8bit
> register oder?

Nö.
Das wär ein bischen widersinnig bei einem 16-Bit Timer


> Der ICR1 setzt sich doch aus dem ICR1H und ICR1L zusammen, also 16bit.

Ja, aber darum musst du dich nicht kümmern.
Das macht der Compiler für dich.
Du beschreibst ICR1 und der Compiler dröselt das auf in ICR1H und ICR1L. 
Und bei den OCR1A/OCR1B Registern ist es ganz genau gleich.
Für dich als C-Programmierer SIND das 16 Bit Register (auch wenn es die 
in Wirklichkeit gar nicht gibt). Denn: wozu hat man denn einen Compiler, 
wenn man sich dann erst recht wieder um jeden Kleinscheiss selber 
kümmern muss :-)


> Daraus schließe ich, das mit gewählter Prescaler doof gewählt ist.
> Für 8 bit zu große werte, und bei 16 bit, eine Menge auflösung
> verschenkt.

Ja, so ist das manchmal.

Allerdings: In den wenigsten Fällen spielt die exakte PWM Frequenz 
irgendeine spezielle Rolle. Ob du LEDs mit 150Hz dimmst, oder mit 200Hz 
ist Jacke wie Hose. Gedimmt müssen sie werden und das Blinken darf man 
nicht sehen. Die Frequenz darf also nicht zu klein sein und man benötigt 
genügend Abstufungen im Tastgrad - das ist das Entscheidende.
(Und genau deshalb war auch meine erste Frage nach einer 
Servo-Ansteuerung. Denn das ist eine der Ausnahmen, bei der es nicht 
egal ist, ob man ca. 50Hz oder ca. 400Hz hat)

Schau mal ins Datenblatt, in welchem Register WGM12 und WGM13 liegen, 
danach sollte es gehen. ;-)

@ Kai W. (Gast)

> TCCR1A = (1<<WGM13)|(1<<WGM12)|(1<<WGM11)|(1<<COM1A1);// PWM MODUS 15
>(Fast PWM ICR1)

Nö. WGM13 und WGM12 liegen in einem anderen Register. Ausserdem ist das 
PWM Mode 14

> TCCR1B = (1<<CS11); //Prescaler 8

Nämlich hier drin.

>ich kann an ICR1 rumschrauben wie ich woll es ändert nix....

Eher so.

1

 TCCR1A = (1<<WGM11) | (1<<COM1A1);// PWM MODUS 14 (Fast PWM ICR1)

2

 TCCR1B = (1<<WGM13) | (1<<WGM12) | (1<<CS11); //Prescaler 8

3

 ICR1 = 20000;

>zum kotzen und ich finde den fehler nicht, alles doppelt überprüft, nix
>:-(

Das nennt man eine Doppel-Blind Studie ;-)

Kai W. schrieb:

> meine Idee war zusätzlich zur Timierconfig von oben

wenn du üben willst, dann mach nicht alles auf einmal.
Fang mit dem Input Capture mit einem normal durchlaufenden Timer an.

> noch folgendes zu
> konfigutieren:
>
> TCCR1B = (1<<ICES1);

damit stellst du ein, welche Flanke (steigend oder fallend) den Capture 
triggert.

> ich habe es im TUT so verstanden das immer wenn die Flanke erkannt wird,
> der aktuelle wert aus dem ICR1 in das TIFR Register kopiert wird.

Nö. Aus dem Zählregister, als TCNT1 ins ICR1.
Aus dem ICR1 kannst du dir den Wert abholen.

> Oder ist das noch mehr?

Einen Interrupt an das Capture Ereignis binden, damit man sich den Wert 
auch zeitnah abholt.


Und ... das wars dann auch schon. Input Capture: Tritt am Capture Pin 
die entsprechende Flanke auf, wird der aktuelle Zählerstand vom Timer in 
einem Register gesichert und (wahlweise) ein Interrupt ausgelöst.
Ganz einfach - so wie praktisch alle Timeroperationen. Da kann ja auch 
nicht viel dahinterstecken. So ein Stück gereinigter Sand (Silizium) hat 
ja schliesslich die Intelligenz nicht gepachtet.

Kai W. schrieb:
> Ah ok aus dem TCNT1.
>
> Das mit der steigenden/Fallenden Flanke ICES1 0/1, habe ich gefunden,
> deshalb auch oben geschrieben.
>
> Habe noch gefunden das er in die beiden Register muss:
>
>
> TCCR1B = (1<<ICIE1);
>
> TIMSK1 = (1<<ICIE1);

Äh. nein.

Du musst schon im Datenblatt GENAU lesen!

Bei der Registerbeschrreibung im

TCCR1B (Seite 132)    (Timer/Counter Control Register B)

    Das Bit heißt ICES1
    ICES1 = Input Capture Edge Select vom timer 1


TIMSK1 (Seite 135)    (Timer/Counter Interrupt Mask Register)

    Das Bit heißt ICIE1
    ICIE1 = Input Capture Interrupt Enable vom timer 1


Die Kürzel haben eine (halbwegs) memnonische Bedeutung, damit man sie 
sich merken kann.


>> Einen Interrupt an das Capture Ereignis binden, damit man sich den Wert
>> auch zeitnah abholt.
>
> Den Interupt immer setzten wenn eine Flanke am ICP ist und dann damit
> den Wert aus dem ICR1 verarbeiten, bzw in ein von mit definiertes wort
> (2byte)
> schieben? die bearbeitung dann am besten außerhalb des Interrupts
> machen.

Na ja. Die 'Bearbeitung' besteht im ersten Schritt in den meisten Fällen 
in der Berechnung der Differnz zum vorhergehenden Input Capture. Das 
geht noch locker in der ISR. Alles weiterführende, wie zb 
Frequenzberechnung, die Behandlung mehrerer Overflows, die während des 
Capture aufgetreten sind kann in der ISR sinnvoll sein, kann aber auch 
ausserhalb sinnvoll sein.

Wie immer gilt: Dinge die in der ISR unbedingt gemacht werden müssen um 
die logische Konsistenz der Daten sicherzustellen in die ISR, alles 
weitere (was Zeit hat) ausserhalb.
Die grobe Richtlinie (für alle ISR) lautet: ISR so kurz wie möglich und 
so lang wie notwendig.