Arduino Nano Everyで高速PWMする例

Arduinoをそのまま組み込みで使う時にNanoを良く使ってたのだけど、そろそろ新機種である Nano Every に主力を移すべきかと思ったりもするのですが、完全に上位互換というわけではないので結局はケースバイケースかなと思います。

	Arduino Nano	Arduino Nano Every
MCU	ATMega328p	ATMega4809
Flash	32KB	48KB
SRAM	2KB	6KB
EEPROM	1KB	256B
クロック	最大16MHz	最大20MHz
USBコネクタ	USB Mini	USB Micro
価格	純正品なら Nano Every の方が安い。※ただし互換品を探すと Nano の方が安い。
互換性	Arduino IDE ベースでの互換性はそこそこ。タイマー周りはちょっと怪しい。

MCUが違うのでしょうがないのだけど、特にレジスタ直叩きでオーディオ周波数の波形生成なんかをしている場合は Every に移植するのは結構面倒です。という事で、Nano Every で高速PWMによるサイン波生成のサンプルをメモしておきます。

ATMega4809 のタイマーは TCA というのが1つと TCB というのが4つで 328P とは全く構成が異なります。クロック 16MHz を TCA0 で 512 カウントしてサンプリング 31.25kHz、9bit、これに PWM をかけて 440Hz サイン波を生成します。出力は Pin9 (PB0) 固定。

レジスタの定義はどこかでされているような気がするけど、取り合えず ATMega4809 のデータシートを見ながら全部このファイル内に置いてみました。


// Sin Wave Generation for Arduino-Nano-Every
#define PORTMUXBASE (0x05e0)
#define TCA0BASE (0x0a00)

#define TCAROUTEA (*((uint8_t*)(PORTMUXBASE + 0x04)))
#define TCA0CTRLA (*((uint8_t*)(TCA0BASE + 0x00)))
#define TCA0CTRLB (*((uint8_t*)(TCA0BASE + 0x01)))
#define TCA0CTRLC (*((uint8_t*)(TCA0BASE + 0x02)))
#define TCA0CTRLD (*((uint8_t*)(TCA0BASE + 0x03)))
#define TCA0PER (*((uint16_t*)(TCA0BASE + 0x26)))
#define TCA0CMP0 (*((uint16_t*)(TCA0BASE + 0x28)))
#define TCA0CMP0BUF (*((uint16_t*)(TCA0BASE + 0x38)))
#define TCA0INTCTRL (*((uint16_t*)(TCA0BASE + 0x0a)))
#define TCA0INTFLAGS (*((uint16_t*)(TCA0BASE + 0x0b)))
#define TCA0OVF_vect  _VECTOR(7)

float fdelta = 440.0 * 512 / 16000000.0;
uint16_t phase = 0;
uint16_t delta = (uint16_t)(fdelta * 32768);

int16_t sintab[512];

void setup() {
  for(int i=0; i<512; ++i){
    sintab[i] = 256 + sin(3.14159 * 2 * i / 512) * 255;
  }
  pinMode(9,OUTPUT);                // Pin9=Output
  TCAROUTEA = 0x01;                 // TCA0 PWM to PORTB
  TCA0CTRLA = 0x01;                 // PRESCALE : CLKSEL = fclk_per, peripheral Enable
  TCA0CTRLB = 0x13;                 // CMP0EN, SINGLESLOPE
  TCA0CTRLD = 0;                    // SPLIT mode=off
  TCA0INTCTRL = 0x01;               // Enable TCA0 OVF interrupt
  TCA0PER = 511;                    // Counter period = CLK / 512 (16MHz:31.25kHz or 20MHz:39.0625kHz)
  TCA0CMP0BUF = 100;                // PWM Value (0 - 511)
}
ISR(TCA0OVF_vect){
  TCA0INTFLAGS = 1;                 // Clear Interrupt
  phase += delta;
  if(phase >= 32768)
    phase -= 32768;
  TCA0CMP0BUF = sintab[phase >> 6]; // Set PWM value
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
}

結果 : Pin9 出力に RC 一段入れただけなのでキャリアが乗ってしまっているけどこんな感じ。

Posted by g200kg : 2020/11/08 10:14:35

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2020/11/08 (2020年11月のアーカイブ)