前回の続きです。ここを読む前に必ず「KRS-788HVをKCB-1で動かす①」を読んで下さい。

今回はPWM信号をKCB-1で作成し、KRS-788HVを実際に動かすプログラムを作成します。

・PWM信号を作るための基礎知識

下の図はPWM信号を図示したものです。上に出っ張っている部分は信号がHIGHになっていることを表しており、へこんだ部分がLOWです。電気的にはHIGHは５VでLOWが０Vです。

図のように一定間隔で繰り返しHIGHとLOWを切り替えると、サーボモーターに繰り返し命令を送ったことになります。この切り換え間隔をPWM周期と呼びます。また、HIGHの時間の長さでサーボモーターに回転角度を命令します。

・今回のプログラム設計手順

1. PWM周期が細かいほど命令をたくさん送ることと一緒なので、周期を速くすると反応は良くなる。しかし、ある程度以上になると違いは分からないので、今回はPWM周期を８[ms]とします。
2. HIGHの時間（700[us]～2300[us]）も細かいほど詳細な角度を指定することになりますが、細かすぎても違いが分からないので、今回は０度～１８０度を５０分割ぐらいで指定できるようにします。つまり最小角度は３．６度。

・KCB-1でPWM信号を出力するために必要な計算

１）　周期の決定

KCB-1ではPWM信号を送るために8bit PWMモードと16bit PWMモードの２種類があります。おおまかな違いは、8bit PWMモードではHIGHの時間指定の細かさは２５５段階ですが、命令を送る間隔（PWM周期）の指定は２５５×４段階から選ぶことができます。一方16bit PWMモードでは、HIGHの時間指定の細かさは65535段階から選べますが、命令を送る間隔の指定は４種類（3.27675[ms]、6.5535[ms]、26.214[ms]、104.856[ms]）しか選ぶことができません。16bit PWMモードの詳細についてはKCB-1のマニュアルをお読み下さい。

今回は８[ms]周期にするために、8bitモードを選択します。

２）　周期の計算

周期は下の式で計算できます。fqが周期を決定する変数０～２５５の間で選ぶことができます。Fjは分周比と言って、20MHｚ（PWM_F1）、10MHｚ（PWM_F2）、2.5MHｚ（PWM_F8）、625ｋHｚ（PWM_F32）のいずれかとなります。

周期＝(fq + 1) × 255 / Fj

例えば、分周比Fj＝PWM_F1＝20MHzを選択すると、

周期＝(fq + 1) × 255 / 20000000 ≒ (fq + 1) × 0.00001275

となります。fqの最大値255を代入すると、周期＝3.25125[ms]となり、８[ms]に足りません。また、PWM_F2を選択しても6.5025[ms]となり少し足りませんので、今回はFj＝PWM_F8を選択します。このときの周期決定変数fqを次のように計算で求めます。

fq ＝ (周期 x Fj)/255 - 1
   ＝ (周期 x PWM_F8)/255 - 1
   ＝ (8ms x 2.5MHz)/255 - 1
   ＝ (0.008 x 2500000)/255 - 1
   ＝ 78.43 - 1
   ≒ 77

この計算から、KCB-1でPWM周期を決定する命令は、次のようになります。

pwm8_init (PIO0, PWM_F8, 77);

PWM8_init関数に、出力する端子"PIO0"、メインクロックの分周比"PWM_F8"、fqの"77"を指定して準備は完了です。

・HIGH時間の計算

8bit PWMモードでの周期８[ms]に対して、HIGHを指定できる細かさは２５５段階です。図のように、８[ms]と２５５を対比させると、角度を指定する有効なHIGH時間の長さ（700[us]～2300[us]）は、だいたい２２～７２となり、ちょうど５０段階となります。したがってサーボモーターを１８０度の位置へ回転させるには、KCB-1のプログラムでは、次のようになります。

pwm_out (PIO0, 72);

動作させる場合は、命令を送った後にサーボが目標角度へ到達するまで、必ずwait関数で待つようにして下さい。

より細かく角度を指定したい場合は、周期を狭くすることで可能になります。解説図のように8ms周期を4ms周期にすると、
44～144の100段階で設定できますので、約1.8度間隔でサーボを制御することができるようになります。

・サンプルプログラム

サンプルプログラムでは、サーボモーターを０度の位置へ回転させた後で、１８０度の位置へ回転させています。pwm_out関数の中の数値をいろいろ変えてみると、対応する角度へ移動します。

＜プログラム　ダウンロード  (3KB)＞

KCB-1はPWM信号を４つ同時に出すことができますので、KRS-788HVを４つ同時に制御することができます。

ぜひお試し下さい。