Cortex-M0ボード"MARY"で実数演算を使ったリアルタイム制御がどの程度できるのかを確認していきます．
まずやってみたのはこれです．
【サンプル1: 浮動小数点演算で正弦波出力】
#ifdef __USE_CMSIS
#include "LPC11xx.h"
#endif
#include "pwm.h"
#include "math.h"
#define omega (2 * 3.141592 / 10.0)
int sample_out = 0;
uint32_t msec;
float u;
int main(void)
{
sample_out = 0;
GPIOSetDir(1, 8, 1); // PIO1_8 : OUTPUT
Init_PWM();
// Set TIMER32B0 as Free-Running milliseconds Timer
LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<9); // Timer32B0 Clock ON (48MHz)
LPC_TMR32B0->PR = 48000; // Pre-scaler : 48MHz/48000 → 1msecで1カウント
LPC_TMR32B0->TCR = 1; // Timer Start
while(1)
{
GPIOSetValue(1, 8, sample_out);
msec = LPC_TMR32B0->TC;
u = sin(omega * msec); /* -1 〜 1 */
PWM_Set_Duty(0, (uint16_t)((u+1)*500) ) ; /* 0 〜 1000 */
sample_out = 1 - sample_out;
}
return 0;
}
このプログラムは32ビットタイマとしてTMR32B0とTMR32B1の二つを使用します．TMR32B0は1kHzのフリーランニングタイマとして用います．カウント値(TMR32B0TC)は現在時刻[msec]を表し，これを変数msecに読み込みます．一方，TMR32B1はPWM信号の生成に用います．ここではCQ.zipのサンプルにあるpwm.cを利用していますので，デフォルトで搬送波周期が約20usec，0〜999の整数でデューティー比を設定できます．これらを用い，msec を浮動小数点演算ライブラリ math.h の sin 関数に与えることにより，100Hz（周期10msec）の正弦波をPWM出力します．下図のように，PWMの出力（CN1の8番，青）とサンプル周期テスト出力（CN3の1番，黄色）をオシロで測ってみましょう．
結果は以下のとおり．
以前に調べた限界のサンプル周期は2usecほどでしたので，sin一つをいれただけでずいぶん時間がかかるようになったのがわかります．また，コードサイズは 21KB ほどで，メモリが32KBしかないことを考えるとこれもかなりの大きさです．
【サンプル2: 固定小数点演算で正弦波出力】
CQ.zipで配布されているfixedpoint.hを使ってsinの部分を固定小数点演算に書き換えてみます．
#ifdef __USE_CMSIS
#include "LPC11xx.h"
#endif
#include "pwm.h"
#include "fixedpoint.h"
int sample_out = 0;
uint32_t msec;
int main(void)
{
fix32_t u, omega;
int32_t duty;
omega = FIX_Mul(FIX_PI, FIX_DBL(0.2)); // omega = 2*PI/10 (100Hz)
sample_out = 0;
GPIOSetDir(1, 8, 1); // PIO1_8 : OUTPUT
Init_PWM();
// Set TIMER32B0 as Free-Running milliseconds Timer
LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<9); // Timer32B0 Clock ON (48MHz)
LPC_TMR32B0->PR = 48000; // Pre-scaler : 48MHz/48000 → 1msecで1カウント
LPC_TMR32B0->TCR = 1; // Timer Start
while(1)
{
GPIOSetValue(1, 8, sample_out);
msec = LPC_TMR32B0->TC;
u = FIX_Sin( FIX_Mul(omega, FIX_INT(msec)) ); /* -1 〜 1 */
duty = INT_FIX( FIX_Mul(u, FIX_INT(500)) ) + 500; /* 0 〜 1000 */
PWM_Set_Duty(0, duty) ;
sample_out = 1 - sample_out;
}
return 0;
}
すると結果は
