8ピンPICのPIC16F18313を使う（その21）正弦波を含む任意波形発生2

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前の記事でもちょっと触れたが、PWMのデューティを5bitで可変することで正弦波を生成するくらいなら最初から5bitDACを使えばいい。逆に言えば8bit分解能ならPWMを使う意義もあるかもしれない、ということか。
PWMをきちんと8bitで使う、つまりPWM5DCLの2bitを余すところなく使う前提ならTMR2のPR2は0x3F（6bitマスク）でいい。こうするとPWM周波数（＝サンプリング周波数）は31.25kHzまで低下するが、ギリギリ可聴域外なのでこれを採用する。割り込みはTMR2をそのまま使用すればサンプリング周波数でPWMデューティを更新できる。

前の記事ではNCOによって割り込み時間を可変にしたが、今回はDDSで固定割り込みをやってみる。アキュムレーターはNCOと同じ20bitとし、入力周波数は31.25kHzがそのまま使える。16MHz入力のNCOではノート0から12くらいの周波数エラーは30セントくらいあったが、31.25kHzのDDSでは2セント程度に抑えられる。音楽的に使いにくい音域ではあるが音程が正確なのは電子楽器としては大事なことだろう。

ゼロから書くのは疲れてきたのでMCC-Classicを使って設定を行なった。システム設定ではFOSCを32MHzに、Timer2とPWM5モジュールを設定してPR2が0x3Fで周期が31.25kHzになるようにプリスケーラを4にする。これでPWM5の分解能は8bitに設定される。TMR2で割り込みを発生させるようにしておく。
PWMはRA2から出力するが、RA5に同期信号が出るように出力設定しておく（後述）。ピンの名前は「TRIG」にした。
メインルーチンはかなりスッキリしている。skiptblの中身はノート番号毎にskip値（位相のインクリメント値）を計算しておいたテーブルである。


void main(void) {
    SYSTEM_Initialize();
    OSCTUNE = 0b100000+28;
    TMR2_SetInterruptHandler(t2isr);
    skip=skiptbl[69];

    INTERRUPT_GlobalInterruptEnable();
    INTERRUPT_PeripheralInterruptEnable();
    while (1) {}
}

割り込みルーチンがDDSの本体である。単にアキュムレーターにオフセットを積んで位相を進めるだけだ。


volatile uint24_t phase=0;
volatile uint24_t skip=0;
void t2isr(void) {
    phase += skip;
    phase &= 0xFFFFF;
    uint16_t p=(uint16_t)stbl[(uint8_t)(phase >> 12u)];
    PWM5_LoadDutyValue(p);
    switch(p) {
        case 255:
            TRIG_SetHigh();
            break;
        case 0:
            TRIG_SetLow();
            break;
        default:
            break;
    }
}