初学者
10 分钟

使用LTC6992CS6-1和ATmega328P将模拟电压转换为PWM信号

生成高达1 MHz频率的PWM信号,为高速应用提供灵活性

AN to PWM 2 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 25, 2024

点击板

AN to PWM 2 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

实现精确的模拟到 PWM 信号转换,轻松控制 LED、加热器和伺服电机等设备。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

AN to PWM 2 Click 基于 Analog Devices 的 LTC6992CS6,这是一款电压控制的 PWM 生成器。选择该设备是因为它能够始终保持输出时钟,并在上电后 500μs 内提供无毛刺、首个周期精确的启动。此 Click board™ 的输出可以源或吸高达 16 mA,并且具有线性响应,因此在其输入端施加 -2.5 至 2.5V 范围内的电压将生成与输入电压线性成比例的占空比的 PWM 脉冲序列。输出 PWM 信号连接到 mikroBUS™ 插座的 INT 引脚,以便使用中断例程实现快速精确的占空比测量。LTC6992CS6 具有 MOD 引脚,代表脉宽调制输入,需要将模拟信号引入该

引脚。为了将相应的信号引入该引脚,此 Click board™ 使用由 Analog Devices 提供的 OpAmp AD8616ARZ 制成的模拟电路。电路的第一部分,放大器 OPA1 通过 Microchip 的 MCP1525 提供的 2.5V 参考电压调整输入信号,并在 -2.5 至 2.5V 范围内施加输入电压。电路的下一部分是分压器和放大器 OPA2,起缓冲作用,之后获得 LTC6992CS6 的 MOD 引脚所需的信号。输出频率范围为 3.81Hz 至 1MHz,通过 Analog Devices 的 64 位(OTP)数字电位器 AD5171 控制,该电位器对 LTC6992CS6 的内部主振荡器频率进行编程。输出频率由该主

振荡器和一个内部频率分频器决定,分频器可编程为 1 到 16384 的八个设置。它通过标准 I2C 串行接口与 MCU 通信,操作时钟频率高达 400 kHz,是设置频率最准确的方法。也可以通过放置适当的电阻器 RH 和 RL 调整频率。此 Click board™ 设计为仅在 5V 逻辑电平下运行。在使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,应进行适当的逻辑电压电平转换。有关 LTC6992CS6 功能、电气规格和典型性能的更多信息,请参阅附带的数据手册。此外,该 Click board™ 配备了一个包含易于使用的功能和用法示例的库,可以用作进一步开发的参考。

AN to PWM 2 Click top side image
AN to PWM 2 Click bottom side image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
PWM Output
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

AN to PWM 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 AN to PWM 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • antopwm2_set_frequency - 通过设置数字电位器电阻在500kHz到1MHz范围内设置频率输出的功能

  • antopwm2_set_frequency_otp - 通过在 OTP 模式下设置数字电位器电阻在500kHz到1MHz范围内设置频率输出的功能

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief AN to PWM 2 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of AN to PWM 2 click board by changing the PWM output
 * frequency from 500kHz to 1MHz in steps of 50kHz.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Changes the PWM output frequency every 5 seconds in steps of 50kHz going through the full range
 * from 500kHz to 1MHz. The currently set frequency will be displayed on the USB UART.
 * 
 * @note
 * Applying a voltage of -2.5 to 2.5V on the input will generate the PWM pulse train
 * with a duty cycle linearly proportional to the input voltage.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "antopwm2.h"

static antopwm2_t antopwm2;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    antopwm2_cfg_t antopwm2_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    antopwm2_cfg_setup( &antopwm2_cfg );
    ANTOPWM2_MAP_MIKROBUS( antopwm2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == antopwm2_init( &antopwm2, &antopwm2_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    static uint32_t freq = ANTOPWM2_FREQ_MIN;
    if ( ANTOPWM2_OK == antopwm2_set_frequency ( &antopwm2, freq ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Frequency: %lu Hz\r\n\n", freq );
    }
    freq += 50000;
    if ( freq > ANTOPWM2_FREQ_MAX )
    {
        freq = ANTOPWM2_FREQ_MIN;
    }
    Delay_ms ( 5000 );
}

int main ( void ) 
{
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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