PATHpilotのブログ

PICOのPIOを使ったPWM信号出力をDMAで動作させる方法について備忘録

注：PIOを使ったPICOのPWM機能をDMAで動作させる方法はいまいちわからなかった。（というか、PIOのTX FIFOにデータを送った場合、PIOはGPIOピンに0/1信号しか出せず、PWMレジスターに値を書き込めない。そもそもDMAには自己完結型のDREQインターバル設定ができるので、DMAでPWMレジスターに値を書き込むだけなら、PIOは特に必要ないかも。。。）

ここではPIOに32ビットデータを1ビットずつ設定した周期でGPIO出力させることでPWM信号を作る方法について備忘録する。

• DMAはDREQによってDMA転送を1データ単位（32ビット）ごとに実行する。
• DMAは自らのDMAインターバルによってDREQを自動発生することもできる。
  
  • channel_config_set_dreq(&pwm_dma_chan_config, DREQ_PWM_WRAP0 + led_pwm_slice_num)
• DMA ch構成では、転送ソースアドレス、転送ターゲットアドレス、転送カウントを設定する。
  
  • dma_channel_configure(
    　　dma_chan,　　　　　// DMAチャネル
    　　&dma_chan_config,    // DMAチャネル構成情報
    　　&pio0_hw->txf[state_machine_id], 　// PIOのTX FIFO
    　　// &pwm_hw->slice[led_pwm_slice_num].cc, // PWMレジスタの場合
    　　data_table, 　　　　　// データ元
       　256,                              // 転送カウント
    　　false                             // スタートタイミング（即時スタートの場合はtrue）
    );
• DMAは設定した転送カウント分の転送が完了するとIRQを発生する。
• このIRQを使って次回DMA転送するデータを設定する。

• PIOはTX FIFOの1データ単位（32ビット）を取り出す。
• 32ビットを1ビット取り出すにはshiftを使う
  
  • channel_config_set_transfer_data_size(&dma_chan_config, DMA_SIZE_32);
    新しくTX FIFOからデータを取り出すまで1ビットずつシフトし1ビットずつとりだす動作を32ビット行う
• PIOのTX FIFOが空になるとDREQを発生させる。
  
  • channel_config_set_dreq(&pwm_dma_chan_config, DREQ_PIO0_TX0);
  • 上記と以下は等価
    channel_config_set_dreq(&pwm_dma_chan_config, pio_get_dreq(pio, state_machine_id, true));
• 対象とするDMA chにこのDREQを紐付けることでTX FIFOが空になるごとにDMAを行うようにする

＝＝＝＝＝＝＝　Program 1　DMAだけ、IRQなし　＝＝＝＝＝＝＝

Main C Program

#include <stdio.h>
#include "pico/stdlib.h"
#include "hardware/dma.h"
#include "hardware/pio.h"
#include "hardware/clocks.h"
#include <hello.pio.h>

int main()
{
   PIO pio = pio0;
   uint state_machine_id = 0;
   uint offset = pio_add_program(pio, &pio_dac_program);
   pio_dac_program_init(pio, state_machine_id, offset, PICO_DEFAULT_LED_PIN, 2000.f);

   int pwm_dma_chan = dma_claim_unused_channel(true);

   dma_channel_config dma_chan_config = dma_channel_get_default_config(pwm_dma_chan);

   channel_config_set_transfer_data_size(&dma_chan_config, DMA_SIZE_32);
   channel_config_set_read_increment(&dma_chan_config, true);
   channel_config_set_write_increment(&dma_chan_config, false);
   channel_config_set_dreq(&dma_chan_config, pio_get_dreq(pio, state_machine_id, true)); // pio sm, TX

   dma_channel_configure(
      dma_chan,
      &dma_chan_config,
      &pio0_hw->txf[state_machine_id],
      data_table, 
      256, 
      false 
   );

   dma_channel_set_read_addr(dma_chan, mark_tab, true);   // DMAをスタートする

   while(true) {
      tight_loop_contents(); 
   }
}

PIO Program

.program pio_dac

.wrap_target
   out pins, 1
.wrap

% c-sdk {

static inline void pio_dac_program_init(PIO pio, uint sm, uint offset, uint pin, float fs) {
   pio_sm_config c = pio_dac_program_get_default_config(offset);

   sm_config_set_out_shift(&c, true, true, 32);
   sm_config_set_out_pins(&c, pin, 1);
   // sm_config_set_fifo_join(&c, PIO_FIFO_JOIN_TX); これはなくても動作は同じ
   sm_config_set_clkdiv(&c, (float)clock_get_hz(clk_sys) / fs);

   pio_gpio_init(pio, pin);

   pio_sm_set_consecutive_pindirs(pio, sm, pin, 1, true);
   pio_sm_init(pio, sm, offset, &c);
   pio_sm_set_enabled(pio, sm, true);
}
%}

＝＝＝＝＝＝＝　Program 2  DMAとIRQの両方　＝＝＝＝＝＝＝

Main C Program