AVR C 中的问题结合 ADC 读数以生成 PWM 输出答案

【问题标题】：Problems in AVR C combining ADC readings to generate PWM outputAVR C 中的问题结合 ADC 读数以生成 PWM 输出
【发布时间】：2011-10-22 20:47:28
【问题描述】：

我正在为 ATMega328P 编写一个程序，该程序将从多个 ADC 通道读取读数，将它们组合成一个信号并通过 PWM 输出该信号。

我已使用单次转换模式成功地将我的 ADC 轮询回退到每通道 50Hz。我使用 Timer/Counter2 生成 PWM，使用 Timer/Counter1 进行计算，以便为 Timer/Counter2 设置比较值。这是 Timer/Counter1 的 ISR：

// Interrupt service routine called to generate PWM compare values
ISR(TIMER1_COMPA_vect)
{
    // Grab most recent ADC reading for ADC0
    uint32_t sensor_value_0 = adc_readings[0];

    // Get current value for base waveform from wavetable stored in sinewave_data
    uint32_t sample_value_0 = pgm_read_byte(&sinewave_data[sample_0]);

    // Multiply these two values together
    // In other words, use the ADC reading to modulate the amplitude of base wave
    uint32_t sine_0 = (sample_value_0 * sensor_value_0) >> 10;

    // Do the same thing for ADC2    
    uint32_t sensor_value_1 = adc_readings[1];
    uint32_t sample_value_1 = pgm_read_byte(&sinewave_data[sample_1]);
    uint32_t sine_1 = (sample_value_1 * sensor_value_1) >> 10;

    // Add channels together, divide by two, set compare register for PWM
    OCR2A = (sine_0 + sine_1) >> 1;

    // Move successive ADC base waves through wavetable at integral increments
    // i.e., ADC0 is carried by a 200Hz sine wave, ADC1 at 300Hz, etc.
    sample_0 += 2;
    sample_1 += 3;

    // Wrap back to front of wavetable, if necessary
    if (sample_0 >= sinewave_length) {
        sample_0 = 0;
    }

    if (sample_1 >= sinewave_length) {
        sample_1 = 0;
    }
} // END - Interrupt service routine called to generate PWM compare values

我的问题是我没有得到 PWM 输出。如果我将sensor_value_0 或sensor_value_1 设置为1024 并将另一个sensor_value_ 设置为从ADC 读取，我会得到一个全幅度分量波和一个幅度调制分量波。但是，如果我为硬编码的模拟幅度选择不同的值，我就没有那么幸运了（例如，1023）。任何其他值都不会给我 PWM 输出。如果我将 both sensor_value_s 设置为查看同一个 ADC 通道，我会期望两个分量波的幅度调制相同。相反，我没有得到 PWM 输出。最让我困惑的是，如果我为硬编码幅度选择一个正好是 2 的幂的值，那么一切都很好。

整个二次幂部分让我觉得这是一个我没有看到的有点棘手的问题。你能看出我肯定错过了什么吗？如果有任何提示，我将不胜感激！

（我已经发布了我的整个源代码 here 以使 SO 上的内容尽可能整洁。）

【问题讨论】：

标签： c bit-manipulation arduino avr avr-gcc

【解决方案1】：

您的问题可能是由您正在开发的 AVR 的架构引起的。 ATMega328p 具有 8 位寄存器，类似于大多数其他 AVR 芯片。这意味着您正在使用的 32b 值必须由编译器存储在内存中，并在每次对它们执行算术运算时分成四个单独的寄存器。事实上，没有任何算术指令可以同时在多个寄存器上执行，所以我真的不确定编译器在做什么！

我很想知道你的代码的反汇编是什么，但我的猜测是 gcc 正在使用 MUL 指令来执行 sample_value_0 * sensor_value_0 代码。该指令对两个 8b 值进行操作并产生一个 16b 值，因此如果您看到奇怪依赖于两个的倍数产生结果的原因，我不会感到惊讶。

我会说尝试通过更改变量的数据类型来修改这段代码。将uint8_t 用于sensor_value_* 和sample_value_*，将uint16_t 用于sine_*。然后，为确保所有内容都适合 8b OCR2A 寄存器，请将分配更改为：

OCR2A = (sine_0 + sine_1) & 0xFF;

【讨论】：

我认为这不太可能。如果没有对数据类型进行操作的指令，编译器将生成正确的指令序列来执行算术运算或调用库函数。 8 位 CPU 的 C 编译器通常可以处理 16 位或 32 位长的数据类型。

【解决方案2】：

@Devrin，我很欣赏您的回复，但仅仅操作类型并没有为我做这件事。这是我最终做的：

uint8_t sine_0 = (pgm_read_byte(&sinewave_data[sample_0]) >> 5) * (adc_readings[1] >> 5);
uint8_t sine_1 = (pgm_read_byte(&sinewave_data[sample_1]) >> 5) * (adc_readings[2] >> 5);
OCR2A = (sine_0 >> 1) + (sine_1 >> 1);

基本上，我已经完成了所有的换档工作，而不是等到最后一分钟。不幸的是，我失去了很多精度，但至少代码按预期工作。现在，我将开始重新启动以找出问题的最初原因。

【讨论】：