ATmega168A: Software PWM Periodendauer verändert sich, woran kann das liegen?

[Dracyria]

Hi alle miteinander,

ich bin ein absoluter Anfänger in der Mikrocontrollerprogrammierung.
Für meine Bachelorarbeit habe ich ein Programm geschrieben, das analoge Spannungswerte per ADC-Wandlung einliest und abhängig von diesen ein PWM Signal ausgibt, mit dem LEDs gedimmt werden können.
Mit angeschlossenen LEDs bekomme ich ein nettes Ergebnis, alles wie es sein soll.

Nun habe ich zur Dokumentation ein Oszi angeschlossen und das PWM Signal in Abhängigkeit von der Eingangsspannung am ADC aufgezeichnet.
Für beide Hardware PWM Methoden(habe Fast- und Phase-correct benutzt) bekomme ich einen wunderbaren linearen Verlauf von Tastgrad zu Eingangsspannung heraus.
Beim Software PWM zeigt sich ein exponentieller Verlauf. Bei genauerem Nachsehen fiel mir auf, dass sich bei kleineren Eingangsspannungen am ADC Pin die Periodendauer des Software-PWM Signals verlängert.
Was nun die Frage aufkommen lässt, woran kann das liegen?

Ich kann einfach keine Erklärung finden und muss Montag meine Verteidigung der Bachelorarbeit abhalten. Dort wird mit Sicherheit jemandem auffallen, dass ich mich um die Begründung bisher ein wenig gedrückt habe und natürlich möchte ich da dann nicht Ideenlos stehen... >.<

Kann mir evtl noch jemand erklären, wie ich die tolle Code-Box erstelle? Dann werde ich da meinen Quellcode reintexten damit ihr sehen könnt, was ich da fabriziert habe. Bis dahin...Ich habe für das Software PWM einen ähnlichen Code, wie hier auf rn-wissen unter Pulsweitenmodulation-Software Pulsweitenmodulation beschrieben verwendet (For-Schleife zählt und If Bedingungen für High/Low)

Ich wäre euch mega dankbar, wenn ihr mir bis Montag noch helfen könntet!

[schorsch_76]

Code Box geht mit [code]
und dann eben mit [/] auch code abschliessen.

[Dracyria]

Nun dann hier einmal mein Hauptprogramm.

[code]void main(void)
{
//Variablendefinition ohne Vorzeichen
uint16_t result1;
uint16_t result2;
uint16_t result3;
uint16_t result4;
uint16_t result5;
uint16_t result6;
uint16_t j;

DDRB=0xff; // alle B-Pins als Ausgänge definiert
DDRC=0b11110000; // Bit 0 und 1 in Port C Eingänge da ADC[1:0]
DDRD=0b11111000; //Alle D-Pins als Ausgänge definiert



//Endlosschleife
while(1)
{
PORTD=0b00000111;
//alle ADC Eingänge der Reihe nach wandeln
result1=readADC(1); //Poti3
result2=readADC(0); //Poti2
result3=readADC(7); //Poti1

//Hardware PWM für J34 bis J38
if(result3>10)
{
TCCR1A |=(1<<COM1A1)|(1<<WGM10)|(1<<WGM12); // 8-Bit Fast-PWM <-dito
TCCR1B |=(1<<CS10)/*| (1<<CS11)*/; //kein Prescaling
OCR1A = (result3/4);
}
if(result3<=10)
{
TCCR1A = (0<<COM1A1);
}

//Hardware PWM für J49 bis J53
if (result1>10)
{
TCCR0A|=(1<<COM0A1)|(1<<WGM00)|(1<<WGM01); // 8-Bit Fast-PWM
TCCR0B|=(1<<CS00);//Kein Prescaling
OCR0A = (result1/4); // result2/4 da 8 Bit
}
if (result1<=10)
{
TCCR0A = (0<<COM0A1);
}


//Software PWM für J39 bis J48
if (result2>10)
{
// 512 Stufen da Frequenz damit höher und kein Sprung in der Helligkeit zu sehen
for (j=0; j<511; j++)
{
if (j<result2/2)
{
PORTB |= (1<<PINB0);
PORTD |= (1<<PIND7);
}
if (j>=result2/2)
{
PORTD &= ~(PORTD);
PORTB &= ~(PORTB);
}
}
}
if (result2<=10)
{
PORTD &= ~(PORTD);
PORTB &= ~(PORTB);
}
}
}[\code]

[Unregistriert]

Ohh peinlich...nun steht der Code da ohne schicke Box...sorry! >.<
Nunja ich hoffe ihr könnt darin trotzdem schon was sehen, das solch ein Verhalten eventuell auslösen könnte.

[oberallgeier]

.. ein Programm .. das analoge Spannungswerte per ADC-Wandlung einliest und abhängig von diesen ein PWM Signal ausgibt .. Bei genauerem Nachsehen fiel mir auf, dass sich bei kleineren Eingangsspannungen am ADC Pin die Periodendauer des Software-PWM Signals verlängert ..Kann es sein, dass Du bei Deiner Software PWM die Pulsdauer veränderst und die Pause gleich lang lässt? Dann ändert sich natürlich die Periode im gleichen Maß wie der Puls.

[Dracyria]

...bei Deiner Software PWM die Pulsdauer veränderst und die Pause gleich lang lässt?

Hi danke schonmal für die schnelle Anregung aber ich glaube dass sich die Periodendauer eigentlich nicht verändern sollte, ich zähle ja in meiner For-Schleife immer wieder von 0 bis 511 und schalte den Pin dann für eine bestimmte Zeit auf High und für den Rest der Schleife auf Low.
Müsste dann nicht exakt das herauskommen, was mir die Hardware PWM liefert, nur langsamer eben? Oder gibt es Effekte, die auftreten können, wo mein Zähler dann nicht jeden Takt +1 zählt, sondern auf dem Wert bleibt und sich so die Periodendauer ungewollt verlängert?

[oberallgeier]

.. ich zähle ja in meiner For-Schleife immer wieder von 0 bis 511 ... Oder gibt es Effekte, die auftreten können, wo mein Zähler dann nicht jeden Takt +1 zählt ..Leider zeigst Du nicht alle Initialisierung(en), nur Dein main-Modul. Was der ADC tut sieht man nicht, da auch die Funktion readADC ein GEheimnis bleibt.

Wie wird der ADC ausgelesen? Vermutlich über ne ISR. Nun kann der Controller zwar auf einer separaten WErkbank analoge Daten wandeln - oder Timer incrementieren, aber ne ISR ist ein separater Maschinencode-Abschnitt - der seine Zeit braucht. Sobald aber ISR mit im Spiel sind, ist es mit der zeitlichen Konstanz von Schleifen vorbei - abgesehen von sonstigen Einflüssen wie z.B. unterschiedlichen Laufzeiten von if-Schleifen . . .

[Dracyria]

Hi, stimmt ich hätte ja auch mal den kompletten Code nehmen können.
Ist alles der Reihe nach aufgebaut, ohne Interrupts.
Hier noch einmal das, was vor meiner Hauptschleife steht:


#define F_CPU 8000000UL //Geschwindigkeit des MCs 10MHz da 3.3V Versorgungsspannung
#include <util/delay.h> //Damit Verzögerungszeiten angegeben werden können
#include <avr/io.h> //Für Ein- und Ausgänge
#include <avr/pgmspace.h>
#include <inttypes.h>
#include <math.h>

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//ADC Messung mit Dummyreadout
uint16_t readADC(uint8_t channel)
{
//Variablendefinition ohne Vorzeichen
uint8_t i;
uint16_t result = 0;

// Den ADC aktivieren, kein Prescaling
ADCSRA = (1<<ADEN);

//Kanal des Multiplexers wählen, AVcc als Referenzspannung einstellen
ADMUX = channel | (1<<REFS0);

// Dummyreadout
ADCSRA |= (1<<ADSC);
while(ADCSRA & (1<<ADSC));

//Spannung auslesen und Durchschnittswert ausrechnen.
for(i=0; i<3; i++)
{

//Einmalige Wandlung
ADCSRA |= (1<<ADSC);

//Auf Ergebnis warten
while(ADCSRA & (1<<ADSC));

//Ergebnis in Variable "result" speichern
result += ADCW;
}

// ADC wieder deaktivieren
ADCSRA &= ~(1<<ADEN);

result /= 3;

return result;
}

Ahh klasse habs nun gerafft wie das mit der Box geht...immerhin schonmal das ^^

[schorsch_76]

Fällt dir da was auf?


#define F_CPU 8000000UL //Geschwindigkeit des MCs 10MHz da 3.3V Versorgungsspannung

[oberallgeier]

Gute Frage, schorsch! Hatte ich übersehen. Aber das ist ja ein fester Bezugswert. Wie sollten daraus variable Ergebnisse entstehen? Ausserdem ist heut sowieso der Termin des TO.

[schorsch_76]

Na ich dachte mir, wenn im Kommentar eben 10 MHz stehen und mit 8 MHz dann die usleep etc Funktionen arbeiten kann daraus dann schon ein Unterschied entstehen ....