Atividade 02¶
No arquivo fsl_tpm.h, localizado em ~/.platformio/packages/framework-zephyr/_pio/modules/hal/nxp/mcux/mcux-sdk-ng/drivers/tpm/fsl_tpm.h, adicionar nas primeiras linhas, após os #include, o seguinte bloco de código:
#ifndef FSL_FEATURE_TPM_HAS_32BIT_COUNTERn
#define FSL_FEATURE_TPM_HAS_32BIT_COUNTERn(x) (0)
#endif
No arquivo pwm_mcux_tpm.c, localizado em ~/.platformio/packages/framework-zephyr/drivers/pwm/pwm_mcux_tpm.c, corrigir o erro, na linha 64, da variável base não definida, dentro da função mcux_tpm_set_cycles, com o seguinte código:
if (period_cycles == 0 || period_cycles == TPM_MAX_COUNTER_VALUE(base)) {
Para:
if (period_cycles == 0 || period_cycles == TPM_MAX_COUNTER_VALUE(config->base)) {
Análise de implementação da atividade¶
Abstração de Hardware¶
Os controladores PWM para os canais de cor vermelha e verde são referenciados via DT_ALIAS e associados a estruturas de controle estáticas por meio de PWM_DT_SPEC_GET. A interface de comunicação UART também é instanciada dinamicamente utilizando a macro DEVICE_DT_GET apontando para o nó uart0.
Contudo, é possível observar uma exceção explícita na implementação para atender a uma particularidade da placa FRDM-KL25Z: o roteamento de clock para o módulo PWM não ocorreu via Device Tree, exigindo uma configuração manual por meio do registrador SIM_SOPT2 diretamente no endereço de memória \(0x40048004\) para selecionar a fonte de clock (MCGFLLCLK), contornando uma limitação temporária da árvore de dispositivos dessa placa específica.
No arquivo frdm_kl25z.overlay é realizada a abstração de hardware da configuração dos registradores e interrupções do PWM.
O nó padrão leds da placa foi explicitamente desabilitado para evitar conflitos entre o controle convencional dos LEDs via GPIO e o novo controle baseado em PWM. Dessa forma, os mesmos pinos podem ser reutilizados exclusivamente pelos periféricos TPM responsáveis pela geração do sinal PWM.
A configuração dos grupos tpm0_default e tpm2_default realiza o multiplexamento dos pinos físicos da placa para as funções alternativas dos módulos TPM. Dessa forma, os pinos deixam de operar como GPIO convencionais e passam a ser controlados diretamente pelo periférico PWM.
Os canais PWM foram configurados com PWM_POLARITY_INVERTED, refletindo a característica Active Low dos LEDs RGB presentes na frdm-kl25z. Assim, pulsos de maior largura resultam em maior luminosidade percebida, apesar da lógica invertida aplicada ao pino físico.
Embora a implementação receba diretamente o período do PWM por meio do Device Tree, é interessante verificar a frequência correspondente e a compatibilidade do valor calculado de period com o contador de 16 bits do TPM. Para calcular a frequência necessária é preciso realizar a seguinte conta:
Como o TPM utiliza um contador de 16 bits, o valor calculado (\(375\)) encontra-se confortavelmente dentro do limite máximo suportado (\(65535\)).
A frequência de 500 Hz representa um compromisso adequado entre qualidade visual e resolução do PWM. Nessa frequência, a cintilação do LED torna-se imperceptível ao olho humano, enquanto o temporizador ainda dispõe de resolução suficiente para realizar ajustes finos no duty cycle.
Interatividade via Terminal¶
A interatividade via terminal ocorre através de uma rotina de recepção baseada em interrupções (IRQ), evitando que a CPU permaneça bloqueada aguardando dados de entrada. A função uart_callback é acionada toda vez que ocorre tráfego na interface serial. Utilizando uart_fifo_read, os caracteres informados pelo usuário são enfileirados de byte em byte em um vetor local (receive_buffer) limitado a quatro posições, suficiente para armazenar valores percentuais de até três dígitos («100»), além do terminador nulo.
Ao identificar o caractere de retorno de carro (\r) ou quebra de linha (\n), a rotina injeta o terminador de string \0, reseta o índice do buffer e levanta a flag booleana volátil data_received. Esse mecanismo sinaliza assincronamente à rotina principal (função main) que uma string completa está pronta, sendo então convertida para um valor inteiro através de atoi e validada para assegurar que se encontra estritamente na faixa percentual de 0 a 100.
Cálculo de duty cycle e ajuste de Cor¶
Por fim, a lógica une o cálculo de duty cycle ao ajuste de cor de modo interdependente no processamento final do laço principal. Para produzir uma tonalidade alaranjada em um LED RGB, é necessário que a contribuição luminosa do canal vermelho seja superior à do canal verde. O programa calcula primeiramente o ciclo de trabalho base em proporção direta com o período definido na especificação PWM obtida do Device Tree (mantendo a frequência constante e livre de oscilações indesejadas) por meio da seguinte equação:
Para forçar a mistura de cores para o laranja mantendo a proporcionalidade do brilho em qualquer percentual inserido no terminal, o código injeta a intensidade integral no canal vermelho por meio de pwm_set_pulse_dt(&led_red, duty_red) e, simultaneamente, impõe um divisor matemático no acionamento do canal verde utilizando pwm_set_pulse_dt(&led_green, duty_green / 2).
Essa arquitetura garante que um eventual input de 50%, por exemplo, imponha meia largura de pulso no componente vermelho e um quarto da largura de pulso no componente verde. Isso reduz linearmente a potência luminosa global do componente, mas preserva intacta a composição da coloração alaranjada solicitada.