Повышение частоты ШИМ (до ~15 кГц) через изменение параметров таймеров. Две…

hddtempserial_dutyCycle2/hddtempserial_dutyCycle2.ino

+#include <Wire.h>
+
+#define FAN_COUNT 6 //Количество вентиляторов
+#define CONTROL_COUNT 3 //Количество групп управления
+#define BAUDRATE 19200 //Скорость serial порта
+#define CHECK_TEMP_DELAY 200 //Интервал получения температуры от пк (мс)
+#define GET_TEMP_TIMEOUT 1000 //Если в течение этого времени температура не была прислана, считается что пк не отвечает (мс)
+
+#define RPM_CHECK_INTERVAL 200 //Интервал подсчета rpm и обнуления tachRevs (мс)
+#define RPM_VALUES_COUNT 5 //Количество значений RPM, которые записываются и усредняются (скользящее среднее)
+#define MIN_PWM_DUTY_CYCLE 10 //Минимальная скважность ШИМ
+#define MAX_PWM_DUTY_CYCLE 120 //Максимальная скважность ШИМ
+#define DEFAULT_PWM_DUTY_CYCLE 120 //Скважность ШИМ по умолчанию (до подулючения к пк)
+
+#define BEEP_INTERVAL 1000 //Интервал пищания во время потери связи или перегрева (мс)
+#define BEEP_STRENGTH 100 //Уровень ШИМ для пищалки. (При 255 не работает, нужно чтобы был именно ШИМ)
+#define BLINK_INTERVAL 200 //Интервал мигания светодиода во время ожидания ответа от пк (мс)
+
+#define SOUND_PIN 10 //Номер пина пищалки
+#define LED_PIN 13 //Номер пина светодиода
+
+uint8_t *control_a_addr = 0x88; //адрес сравнения А таймера 1 (OCR1A)
+uint8_t *control_b_addr = 0x8A; //адрес сравнения B таймера 1 (OCR1B)
+uint8_t *control_c_addr = 0xB4; //адрес сравнения B таймера 2 (OCR2B)
+
+struct control {//Данные о группе управления
+  uint8_t pin; //Номер пина
+  volatile uint8_t mode; //Текущий режим работы. 0 - всегда выкл, 1 - шим, 2 - всегда вкл
+  uint8_t &dutyCycle; //Скважность ШИМ
+};
+
+control controls[CONTROL_COUNT] = {
+  {
+    3,
+    1,
+    *control_a_addr
+  },
+  {
+    5,
+    1,
+    *control_b_addr
+  },
+  {
+    6,
+    1,
+    *control_c_addr
+  }
+};
+
+control &control_a = controls[0];
+control &control_b = controls[1];
+control &control_c = controls[2];
+
+
+
+struct fan { //Данные о вентиляторе
+  int pin; //Номер пина тахометра
+  bool type; //Тип датчика. 0 = униполярный, 1 = биполярный
+  volatile bool state; //Состояние тахометра
+  volatile uint16_t revs; //Количество оборотов (просто, не в минуту)
+  uint16_t rpm[RPM_VALUES_COUNT]; //Обороты в минуту
+};
+
+fan fans[FAN_COUNT] = {
+  {
+    14,
+    1,
+    0,
+    0,
+    0
+  },
+  {
+    15,
+    1,
+    0,
+    0,
+    0
+  },
+  {
+    16,
+    1,
+    0,
+    0,
+    0
+  },
+  {
+    17,
+    1,
+    0,
+    0,
+    0
+  },
+  {
+    18,
+    1,
+    0,
+    0,
+    0
+  },
+  {
+    19,
+    1,
+    0,
+    0,
+    0
+  }
+};
+
+fan &fan_1 = fans[0];
+fan &fan_2 = fans[1];
+fan &fan_3 = fans[2];
+fan &fan_4 = fans[3];
+fan &fan_5 = fans[4];
+fan &fan_6 = fans[5];
+
+
+int temps[3] = {};  //Температуры, полученные от пк
+
+uint32_t last_beep_time = 0;
+uint32_t last_check_time = 0;
+uint32_t lastRpmCheck = 0;
+
+void wait_for_connection(bool beep) { //функция, которая мигает светодиодом и пищит (если beep == true) до тех пор, пока не будет установлено соединение с ПК
+  Serial.println("start_transmission");
+  digitalWrite(LED_PIN, 1);
+  unsigned long last_blink_time = millis();
+  while (Serial.available() == 0) {//ждем ответа
+    if (millis() >= last_blink_time + BLINK_INTERVAL * 2) {
+      digitalWrite(LED_PIN, 1);
+      last_blink_time = millis();
+    }
+    else if (millis() >= last_blink_time + BLINK_INTERVAL) {
+      digitalWrite(LED_PIN, 0);
+    }
+
+    if (beep) {
+      if (millis() >= last_beep_time + BEEP_INTERVAL * 2) {
+        analogWrite(SOUND_PIN, BEEP_STRENGTH);
+        last_beep_time = millis();
+      }
+      else if (millis() >= last_beep_time + BEEP_INTERVAL) {
+        analogWrite(SOUND_PIN, 0);
+      }
+    }
+  }
+  digitalWrite(LED_PIN, 0); //гасим светодиод
+  analogWrite(SOUND_PIN, 0); //и выключаем пищалку
+  while (Serial.available()) {// очистка буфера
+    Serial.readString();
+  }
+}
+
+
+
+
+
+void tempFromPc()// получаем температуру от пк
+{
+  String rpm_string = "send_rpm_";
+  for (int fan = 0; fan < FAN_COUNT; fan++) {
+    uint32_t avg_rpm = 0;
+
+    for (int val = 0; val < RPM_VALUES_COUNT; val++) {
+      avg_rpm += fans[fan].rpm[val];
+    }
+    avg_rpm /= RPM_VALUES_COUNT;
+
+    rpm_string += String(avg_rpm);
+    if (fan < 5) {
+      rpm_string += "_";
+    }
+  }
+
+  Serial.println("req_temperature_" + rpm_string + "_debug_" + String(OCR1A) + "_" + String(OCR1B) + "_" + String(OCR2B)); //запрос к пк
+  unsigned long query_time = millis();
+  while (Serial.available() == 0) { //ждем пока ответит
+    if (millis() >= query_time + GET_TEMP_TIMEOUT) { //если слишком долго не отвечает
+      //Венитялторы на максимум
+      for (int i = 0; i < CONTROL_COUNT; i++) {
+        controls[i].dutyCycle = DEFAULT_PWM_DUTY_CYCLE; //установка скважности по умолчанию
+      }
+      wait_for_connection(true);//снова ждем подключения
+      break;
+    }
+  }
+  String response = Serial.readStringUntil('\n'); //выделяем строку до \n
+
+  int temperature_index = response.indexOf("temperature_");
+
+  if (temperature_index != -1) { //если в строке есть temperature_
+    String temperatures = response.substring(temperature_index + 12); //отбрасываем temperature_
+
+    int comma_pos = 0;
+    int find_start_index = 0;
+
+    for (int i = 0; i < 3; i++) { //парсим строку с температурами
+      String temp_substring = "";
+      comma_pos = temperatures.indexOf(",", find_start_index);
+
+      if (comma_pos == -1) { //если запятой не найдено, то до конца строки
+        temp_substring = temperatures.substring(find_start_index);
+      }
+      else {
+        temp_substring = temperatures.substring(find_start_index, comma_pos);
+      }
+
+      //проверка, является ли temp_substring числом:
+      if (temp_substring.length() == 0) {
+        break;
+      }
+      bool isInt = 1;
+      for (int i = 0; i < temp_substring.length(); i++) {
+        if (isDigit(temp_substring.charAt(i)) == false && (temp_substring.charAt(i) != '-' || (temp_substring.charAt(i) == '-' && i > 0))) {
+          isInt = 0;
+          break;
+        }
+      }
+      if (!isInt) {
+        break;
+      }
+
+      temps[i] = temp_substring.toInt();
+
+      if (comma_pos == -1) { //если запятых больше нет, выходим из цикла
+        break;
+      }
+
+      find_start_index = comma_pos + 1;
+
+    }
+  }
+}
+
+
+
+
+
+void rpm_control() {
+
+  for (int fan = 0; fan < FAN_COUNT; fan++) { //подсчет об/мин, обнуление насчитанных оборотов
+    for (int val = 0; val < RPM_VALUES_COUNT - 1; val++) {
+      fans[fan].rpm[val] = fans[fan].rpm[val + 1];
+    }
+    fans[fan].rpm[RPM_VALUES_COUNT - 1] = (fans[fan].revs * (60000 / uint32_t(millis() - lastRpmCheck))) / (1 + fans[fan].type);
+    fans[fan].revs = 0;
+  }
+
+
+  for (int group = 0; group < 3; group++) {//управление скоростью 3-х групп вентиляторов
+    uint8_t duty_cycle = temps[group];
+
+    if (duty_cycle < MIN_PWM_DUTY_CYCLE) {
+      controls[group].mode = 0; //всегда выкл
+      digitalWrite(controls[group].pin, 0);
+    }
+    else if (duty_cycle > MAX_PWM_DUTY_CYCLE) {
+      controls[group].mode = 2; //всегда вкл
+      digitalWrite(controls[group].pin, 1);
+    }
+    else {
+      controls[group].mode = 1; //шим
+    }
+
+    controls[group].dutyCycle = duty_cycle;
+
+  }
+
+
+  lastRpmCheck = millis();
+}
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ISR(TIMER1_COMPA_vect) { //Функция, вызываемая при прерывании 1A
+  if (control_a.mode < 2) { //если не всегда вкл
+    PORTD &= 0b11110111; //выкл питание на пине 3
+  }
+}
+
+ISR(TIMER1_COMPB_vect) { //Функция, вызываемая при прерывании 1B
+  if (control_b.mode < 2) { //если не всегда вкл
+    PORTD &= 0b11011111; //выкл питание на пине 5
+  }
+}
+
+ISR(TIMER2_COMPB_vect) { //Функция, вызываемая при прерывании 2B
+  if (control_c.mode < 2) { //если не всегда вкл
+    PORTD &= 0b10111111; //выкл питание на пине 6
+  }
+}
+
+ISR(TIMER1_OVF_vect) { //Функция, вызываемая при переполнении таймера 1
+  if (control_b.mode > 0) { //если режим шим или всегда вкл
+    PORTD |= 0b00100000; //вкл питание на пине 5
+  }
+  if (control_a.mode > 0) { //если режим шим или всегда вкл
+    PORTD |= 0b00001000; //вкл питание на пине 3
+  }
+  //delayMicroseconds(2);
+  for (int i = 0; i < 5; i++) { //проверка тахометров 0-4
+    bool currentState = (PINC >> (fans[i].pin - 14)) & 0x01;
+    if (currentState == 0 && fans[i].state == 0) { //сигнал тахометра появился
+      fans[i].state = 1;
+      //digitalWrite(13, 1);
+    }
+    else if (currentState == 1 && fans[i].state == 1) { //сигнал тахометра пропал
+      //digitalWrite(13, 0);
+      fans[i].state = 0;
+      fans[i].revs++; //засчитывается оборот
+    }
+  }
+}
+
+ISR(TIMER2_COMPA_vect) { //Функция, вызываемая при прерывании 2A
+  if (control_c.mode > 0) { //если режим шим или всегда вкл
+    PORTD |= 0b01000000; //вкл питание на пине 6
+  }
+  //delayMicroseconds(2);
+  for (int i = 4; i < 6; i++) { //проверка тахометров 4-6
+    bool currentState = (PINC >> (fans[i].pin - 14)) & 0x01;
+    if (currentState == 0 && fans[i].state == 0) { //сигнал тахометра появился
+      fans[i].state = 1;
+      //digitalWrite(13, 1);
+    }
+    else if (currentState == 1 && fans[i].state == 1) { //сигнал тахометра пропал
+      //digitalWrite(13, 0);
+      fans[i].state = 0;
+      fans[i].revs++; //засчитывается оборот
+    }
+  }
+}
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+bool getbitstate(int num, uint8_t bit_pos) {
+  bool bits_array[8];
+  for (int i = 0; i < 8; i++) {
+    bits_array[i] = num >> (8 - 1 - i) & 1;
+  }
+  return bits_array[bit_pos];
+}
+
+
+
+void setup()  {
+  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
+  pinMode(SOUND_PIN, OUTPUT);
+
+  for (int i = 0; i < CONTROL_COUNT; i++) {
+    pinMode(controls[i].pin, OUTPUT);
+  }
+
+  for (int i = 0; i < FAN_COUNT; i++) {
+    pinMode(fans[i].pin, INPUT_PULLUP);
+  }
+
+  //Таймер 1 сравнение A - пин 3
+  //Таймер 1 сравнение B - пин 5
+  //Таймер 2 сравнение B - пин 6
+
+
+
+  TCCR2A = 0;
+  TCCR2B = 0;
+
+  //Режим CTC для таймера 2
+  //TCCR2B |= (1 << WGM22);
+  TCCR2A |= (1 << WGM21);
+  //TCCR2A |= (1 << WGM20);
+
+  TIMSK2 |= (1 << OCIE2A); //вкл. вызов прерывания таймера 2 по сравнению A
+  TIMSK2 |= (1 << OCIE2B); //вкл. вызов прерывания таймера 2 по сравнению B
+  //TIMSK2 |= (1 << TOIE2); //вкл. вызов прерывания при переполнении таймера 2
+
+  //Деление частоты на 8 для таймера 2
+  //TCCR2B |= (1 << CS20);
+  TCCR2B |= (1 << CS21);
+  //TCCR2B |= (1 << CS22);
+
+  OCR2A = 127; //Верхняя граница счетчика таймера 2
+  //OCR2B = 64; //Значение для сравнения 2B (скважность пина 6)
+
+
+
+  TCCR1A = 0;
+  TCCR1B = 0;
+
+  //Режим CTC (ICR1) для таймера 1
+  TCCR1A |= (1 << WGM11);
+  TCCR1B |= (1 << WGM12);
+  TCCR1B |= (1 << WGM13);
+
+  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A); //вкл. вызов прерывания таймера 1 по сравнению A
+  TIMSK1 |= (1 << OCIE1B); //вкл. вызов прерывания таймера 1 по сравнению B
+  TIMSK1 |= (1 << TOIE1); //вкл. вызов прерывания при переполнении таймера 1
+
+  //Деление частоты на 8 для таймера 1
+  TCCR1B |= (1 << CS11);
+
+  ICR1 = 127; //Верхняя граница счетчика таймера 1
+  //OCR1A = 100; //Значение для сравнения 1A (скважность пина 3)
+  //OCR1B = 5; //Значение для сравнения 2A (скважность пина 5)
+
+  for (int i = 0; i < CONTROL_COUNT; i++) {
+    controls[i].dutyCycle = DEFAULT_PWM_DUTY_CYCLE; //установка скважности по умолчанию
+  }
+
+  Serial.begin(BAUDRATE);
+
+  wait_for_connection(false); //Ждем установленя связи с ПК
+}
+
+
+
+
+
+void loop()  {
+  if (uint32_t(millis() - last_check_time) >= CHECK_TEMP_DELAY) {
+    last_check_time = millis();
+    tempFromPc();//получаем температуру от пк
+
+    //    if (temp >= 80) { //Если перегрев, включается пищалка
+    //      if (millis() >= last_beep_time + BEEP_INTERVAL * 2) {
+    //        analogWrite(SOUND_PIN, BEEP_STRENGTH);
+    //        last_beep_time = millis();
+    //      }
+    //      else if (millis() >= last_beep_time + BEEP_INTERVAL) {
+    //        analogWrite(SOUND_PIN, 0);
+    //      }
+    //    }
+    //    else {
+    //      analogWrite(SOUND_PIN, 0); //Чтобы постоянно не пищал, если температура станет < 80 в то время, как пищалка включена
+    //    }
+
+  }
+
+  if (uint32_t(millis() - lastRpmCheck) >= RPM_CHECK_INTERVAL) {
+    rpm_control();
+  }
+}

pwmtest/pwmtest.ino

+#include <Wire.h>
+struct fan { //Данные о вентиляторе
+  int pin; //Номер пина тахометра
+  bool type; //Тип датчика. 0 = униполярный, 1 = биполярный
+  volatile bool state; //Состояние тахометра
+  volatile uint16_t revs; //Количество оборотов (просто, не в минуту)
+  uint16_t rpm[5]; //Обороты в минуту
+};
+
+fan fans[6] = {
+  {
+    14,
+    1,
+    0,
+    0,
+    0
+  },
+  {
+    15,
+    1,
+    0,
+    0,
+    0
+  },
+  {
+    16,
+    1,
+    0,
+    0,
+    0
+  },
+  {
+    17,
+    1,
+    0,
+    0,
+    0
+  },
+  {
+    18,
+    1,
+    0,
+    0,
+    0
+  },
+  {
+    19,
+    1,
+    0,
+    0,
+    0
+  }
+};
+
+
+ISR(TIMER2_COMPA_vect) { //Функция, вызываемая при прерывании 2A
+  PORTD |= 0b01000000; //вкл питание на пине 6
+
+  for (int i = 2; i < 2; i++) { //проверка тахометров 0-1
+    bool currentState = (PINC >> (fans[i].pin - 14)) & 0x01;
+    if (currentState == 0 && fans[i].state == 0) { //сигнал тахометра появился
+      fans[i].state = 1;
+      //digitalWrite(13, 1);
+    }
+    else if (currentState == 1 && fans[i].state == 1) { //сигнал тахометра пропал
+      //digitalWrite(13, 0);
+      fans[i].state = 0;
+      fans[i].revs++; //засчитывается оборот
+    }
+  }
+}
+
+ISR(TIMER2_COMPB_vect) { //Функция, вызываемая при прерывании 2B
+  PORTD &= 0b10111111; //выкл питание на пине 6
+}
+
+
+
+
+
+
+ISR(TIMER1_COMPA_vect) { //Функция, вызываемая при прерывании 1A
+  PORTD &= 0b11110111; //выкл питание на пине 3
+}
+
+ISR(TIMER1_COMPB_vect) { //Функция, вызываемая при прерывании 1B
+  PORTD &= 0b11011111; //выкл питание на пине 5
+}
+
+
+ISR(TIMER1_OVF_vect) { //Функция, вызываемая при переполнении таймера 1
+  PORTD |= 0b00100000; //вкл питание на пине 5
+  PORTD |= 0b00001000; //вкл питание на пине 3
+
+  for (int i = 2; i < 6; i++) { //проверка тахометров 2-5
+    bool currentState = (PINC >> (fans[i].pin - 14)) & 0x01;
+    if (currentState == 0 && fans[i].state == 0) { //сигнал тахометра появился
+      fans[i].state = 1;
+      //digitalWrite(13, 1);
+    }
+    else if (currentState == 1 && fans[i].state == 1) { //сигнал тахометра пропал
+      //digitalWrite(13, 0);
+      fans[i].state = 0;
+      fans[i].revs++; //засчитывается оборот
+    }
+  }
+}
+
+
+
+
+void setup()  {
+  pinMode(3, OUTPUT);
+  pinMode(5, OUTPUT);
+  pinMode(6, OUTPUT);
+
+  for (int i = 0; i < 6; i++) {
+    pinMode(fans[i].pin, INPUT_PULLUP);
+  }
+  //Таймеры 0 и 2 - 8 бит, таймер 1 - 16 бит
+
+  //Таймер 1 сравнение A - пин 3
+  //Таймер 1 сравнение B - пин 5
+  //Таймер 2 сравнение B - пин 6
+  
+  TCCR2A = 0;
+  TCCR2B = 0;
+
+  //Режим CTC для таймера 2
+  //TCCR2B |= (1 << WGM22);
+  TCCR2A |= (1 << WGM21);
+  //TCCR2A |= (1 << WGM20);
+
+  TIMSK2 |= (1 << OCIE2A); //вкл. вызов прерывания таймера 2 по сравнению A
+  TIMSK2 |= (1 << OCIE2B); //вкл. вызов прерывания таймера 2 по сравнению B
+  //TIMSK2 |= (1 << TOIE2); //вкл. вызов прерывания при переполнении таймера 2
+
+  //Деление частоты на 8 для таймера 2
+  //TCCR2B |= (1 << CS20);
+  TCCR2B |= (1 << CS21);
+  //TCCR2B |= (1 << CS22);
+
+  OCR2A = 127; //Верхняя граница счетчика таймера 2
+  OCR2B = 64; //Значение для сравнения 2B (скважность пина 6)
+
+
+
+
+  TCCR1A = 0;
+  TCCR1B = 0;
+
+  //Режим CTC (ICR1) для таймера 1
+  TCCR1A |= (1 << WGM11);
+  TCCR1B |= (1 << WGM12);
+  TCCR1B |= (1 << WGM13);
+
+  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A); //вкл. вызов прерывания таймера 1 по сравнению A
+  TIMSK1 |= (1 << OCIE1B); //вкл. вызов прерывания таймера 1 по сравнению B
+  TIMSK1 |= (1 << TOIE1); //вкл. вызов прерывания при переполнении таймера 1
+
+  //Деление частоты на 8 для таймера 1
+  TCCR1B |= (1 << CS11);
+
+  ICR1 = 127; //Верхняя граница счетчика таймера 1
+  OCR1A = 100; //Значение для сравнения 1A (скважность пина 3)
+  OCR1B = 5; //Значение для сравнения 2A (скважность пина 5)
+}
+
+uint32_t a = 0;
+bool b = 0;
+
+void loop()  {
+  if (uint32_t(millis() - a) >= 500) {
+    a = millis();
+    b = !b;
+    digitalWrite(13, b);
+  }
+
+}