CPU+コンパイラ自作キャンプ/PWMで滑らかにLED明滅

明るさを段階的に変えることを調光（ちょうこう）と呼ぶ

SystemVerilogでの実装例

code:PWMで明るさを制御する回路の中核部分.sv

// PWM 輝度制御タイマと輝度設定値

logic 7:0 pwm_timer;

logic 7:0 brightness;

assign onboard_led = ~{5'b0, pwm_timer <= brightness};

オンボードLEDのうち1つの明るさをPWMで階調制御

brightnessに明るさ（輝度）を0～255で設定

pwm_timerが高速にインクリメントされていく

https://gyazo.com/cb67db51b13e7e359eab028788488948

点灯と消灯を高速に繰り返すことで、人間の目には明るさが段階的に変わっているように見える

brightnessが大きいほど pwm_timer <= brightness が1になる期間が長くなる→明るくなる

ビット反転~{...}してるのは、オンボードLEDが0で点灯、1で消灯という仕様だから

pwm_timerのインクリメント時間の設計

pwm_timerのインクリメントが遅すぎると点灯・消灯の点滅が目に見えてしまう

速すぎるのもあまり良くない

スイッチング損失が増大して消費電力が増えたり、配線などによるインピーダンスで思ったような電流が流れないかも

LEDのPWM制御なら1ms～10msくらいがちょうど良いと思う。

サンプルコードled_pwmではpwm_timerが4msで1週するようにした

シミュレーション

code:シミュレーション結果

./sim.exe

0 led=11111x on_period= 0

5 led=111110 on_period= 0

165 led=111111 on_period= 165

38415 led=111110 on_period= 165

38715 led=111111 on_period= 300

76815 led=111110 on_period= 300

77265 led=111111 on_period= 450

115215 led=111110 on_period= 450

115815 led=111111 on_period= 600

《中略》

9792015 led=111110 on_period=38250

9830565 led=111111 on_period=38550

9868815 led=111110 on_period=38550

9869115 led=111111 on_period= 300

9907215 led=111110 on_period= 300

9907665 led=111111 on_period= 450

LEDのビット0が0/1を繰り返している→高速に点滅

その周期は38400

10単位時間で1クロック変化するので、3840クロック分

シミュレーションにおけるクロック周波数は1MHzとしているため、3840クロックは3.84msに相当

on_periodは直前にLEDが点灯していた時間を表す

on_periodが徐々に増えている＝だんだんLEDが明るくなっている

on_period=38550は3.855msに相当