Aruidno（Avr）自定义输出PWM

本文目标：

通过修改Arduino Uno（芯片）的 Timer2 相关的寄存器来定制PWM。

准备知识：（大概了解下就行了，不用深究，看完之后的例子就会明白）

Arduino内置有3个Timer0、Timer1、Timer2。
Timer是干什么的呢，说简单点就是用来数(shǔ)数(shù)的，怎么数的呢？就是从0数到最大值，或者从最大值数到0。
然后通过timer2对应的寄存器值，输出频率，以及中断等。本例只用到Timer2，所以只说下Timer2。

Timer2 是8位的也就是只能从0数到255，作用的引脚是 pin11 和 pin3 （这是物理设计固定的记住就行，具体可以看文档和Aruidno引脚图）所以修改后的PWM只能从pin11和pin3输出。

寄存器作用描述：

TCCR2A/B就是来控制Timer2如下的3个设置：
Waveform Generation Mode （波形产生模式）
Clock Select（降频预除数）
Compare Match Output Mode （比较输出模式）
这里先分别描述这3个东西的内容，然后再连起来说明内部的运行原理。

Waveform Generation Mode （波形产生模式）

通过寄存器TCCR2A的WGM22、WGM21 和 TCCR2B的WGM20这3个值是用来控制模式。（WCM22 WGM 21WGM20的位置可以对照上面的寄存器格式图片）
如图

图一，7种模式

本文章只讲解Mode：7，如何生成PWM，
即WGM22=1、WGM21=1、WGM20=1。

该模式具体运行方式接下来会结合设置COM2A1、COM2A0、 COM2B1、 COM2B0、 ORC2A、 ORC2B这6个值来说明。

Clock Select（降频预除数）

通过CS22、CS21、CS20这3个值来控制。如图

PWMCS2X.png

顾名思义，该值主要是用来降低频率的，看图也能知道，用时钟频率除以1,8,32,64,128,256,1024 来降低频率。

Compare Output Mode（比较输出模式设置）

该设置的意思就是：TCNT2 达到要比较的值了如何设置OC2A 和 OC2B的电频输出（高或低）

还记得TCNT2是什么意思吗？这里提示下“存timer数(shǔ)的数(shù)”

需要特别注意的是这里的OC2A、OC2B不是寄存器，只是pin11和pin3引脚的别名，其实物理上，OC2A是pin11、OC2B是pin3。不要把OC2A/B和 OCR2A/B搞混了
还有一点，这个输出模式在不同“模式设置”下，功能各不相同，本文章只讲Mode7的设置。

控制OC2A和OC2B输出，分别有自己对应的值来设置，来看图：

OC2A设置

这里解释下4种设置的意思：
00：OC2A没有连接到Pin11针脚
01：WGM22=0时，OC2A没有连接到Pin11针脚
WGM22=1时，当TCNT2 等于“比较值”(Fast PWM的比较值是OCR2A，参考图一）的时候，反转电频（高->低 or 低->高）
10：当TCNT2等于“比较值”时，设置OC2A为低电频，当TCNT2等于0（Bottom）时，设置OC2A为高点频
11：和上面的10设置，相反。

OC2B设置

OC2B的设置和 OC2A是一样的（当然除了 01设置和WGM22无关，仔细看图）这里就不重复说明了。

好了，了解了以上的基础知识，下面就要说明以2个例子来说明Mode7（Fast PWM）的运行方式了。

例子1：（只使用OCR2A）

在本例子中，我们的寄存器设置为
WGM22 = 1，WGM21 = 1, WGC20 = 1（这里废话了，因为本来都是Mode7）
Com2A1 = 0，Com2A0 = 1，也就是上面的01模式（具体移上去看）
CS22 = 0,CS21 = 1,CS20 = 0，预除值为 8 （具体对照上面的图）
OCR2A = 99
OC2A（pin11引脚）目前输出是高电频

1.根据CPU时钟频率（arduino uno的频率是16Mhz，也就是1秒可以数16000000次），TCNT2从0开始累加1（就是，0,1,2,3,4,5,6....一直这样数数）
2.当TCNT2数到99也就是等于 OCR2A时，OC2A(pin11)反转电频（高变低or低变高），
TCNT2又变0，然后回到第1步，，，，

一直这样1,2步的循环，电频不断的高低变化就产生了PWM。
该例子的最终的频率是 16000000 / （2 * 8 * （99 + 1））= 10000hz = 10khz

例1源代码：

TCCR2A = (1 << COM2A0) | (1 << WGM21) | (1 << WGM20);
TCCR2B = (1 << WGM22) | (1 << CS21);
OCR2A = 99;

例子2：（同时使用OCR2A 和 OCR2B）

Com2B1 = 1，Com2B0 = 0 （10模式，可以参考上面设置COM2B的图）
OCR2B = 24。其他设置和例1一样

1.根据CPU时钟频率，TCNT2从0开始+1
2.当TCNT2等于24也就是等于OCR2B时，OC2B（pin3）变为低电频
3.TCNT2继续+1，一直到99，等于OCR2A时,TCNT2变为0，OC2B（pin3）变为高电频，OC2A（pin11）反转电频，然后回到第1步，周而复始...
说起来有点抽象可以参考下图理解：

图片来自于https://www.jianshu.com/p/cef09d3411ab

仔细观察图片会发现，ORC2B 可以用来设置该频率下的占空比。
https://www.jianshu.com/p/cef09d3411ab这篇文章最后部分就对这个描述得很仔细，可以参考一下。

例2源代码：

TCCR2A = (1 << COM2A0) | (1 << WGM21) | (1 << WGM20) | (1 << COM2B1);
TCCR2B = (1 << WGM22) | (1 << CS21);
OCR2A = 99;
OCR2B = 24;