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UNO R4 の DAC について調べてみた。 [Arduino]

r4dac_led.jpg
Arduino UNO R4 には、DAC (Digital Analog Converter) がついています。
アナログのA0ピンです。
デジタルでいうと14ピン。
UNO R4だと、定数で DAC および A0 が 14 となっていました。

どうやって出力するかというと、analogWrite を使うだけ。

analogWrite( ピン番号 , 値 );

でいい。

値は、

analogWriteResolution( 分解能(ビット数)) ;

で指定した範囲。
これを指定しない場合はデフォルトの8になるので、0-255の範囲。12を指定すると0-4095の範囲。

// UNO R4 DAC analogWrite

void setup() {
  analogWriteResolution( 12 );  // If not specified, the default is 8.
}

void loop() {
  static uint16_t val; 
  val = ++val & 0x0fff;         // 0, 1, 2, ..., 4095 , 0, 1, 2, ...
  analogWrite( DAC, val );
  delayMicroseconds( 500 );
}

ピン番号がDAC対応ピン(DAC/A0/D14)だとDACで出力し、非対応ピンの場合にはPWMで出力するようになっています。13番ピン(LED_BUILTIN)にすると、PWMで内臓LEDが光ります。

DACピンでの analogWrite() は呼び出されると、大まかに以下の手順。

1. ピンがDAC使用可能ピンか確認
2. DACのチャンネル取得?
3. dac.cppのanalogWriteに値を渡す
4. 値を分解能に合わせてスケーリング
5. 値を書き込む

という手順です。

%localAppData%\Arduino15\packages\arduino\hardware\renesas_uno\1.0.4\cores\arduino
1.0.4のところはバージョンによって異なります。)
 ここの dac.cpp や analog.cpp を参照。

1, 2の作業を毎回ではなく、先にしておいて、3~5だけを行うのが以下のスケッチ。
少し早くなります。(delayMicroseconds()をなくすとよくわかります。)
// UNO R4 DAC analogWrite (faster)

#include <dac.h>

static CDac dac( A0 );

void setup() {
  analogWriteResolution( 12 );  // If not specified, the default is 8.
}

void loop() {
  static uint16_t val;
  val = ++val & 0x0fff;         // 12bit : 0, 1, 2, ..., 4095 , 0, 1, 2, ...
  dac.analogWrite( val );       // faster
  delayMicroseconds( 500 );
}

これでいいのかどうかはわからないけど、とりあえず動いている。
analogWrite()のかわりに、init()とset()だけでいけると思ったけど、だめだった。

さらに、レジスタをいじってみる。(5の作業のみ。)
// UNO R4 DAC analogWrite (fastest)

void setup() {
  analogWriteResolution( 12 );  // If not specified, the default is 8.
  analogWrite( DAC, 0 );        // For initialization.
}

void loop() {
  static uint16_t val;
  val = ++val & 0x0fff;         // 12bit : 0, 1, 2, ... , 4095, 0, 1, 2, ...
  R_DAC->DADR[0] = val;
  delayMicroseconds( 500 );
}

DACの初期設定もレジスタをいじるのは大変なので、analogWrite( DAC, 0 ); を1回呼び出すことで代用。
処理速度は断然速いです。
(delayMicroseconds()を外して書き込み、UNO R4を振ると残像の細かさがダントツです。)

(LEDの明るさで動作確認をしたけど、LEDは一定の電圧以下では光らないので、LEDの明るさ調整にはPWMのほうが向いていそう。)
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