chandelle électronique

Ce matin je suis tombé sur cet article. L'auteur de ce blog a analysé le signal d'une chandelle électronique afin de reproduire l'algorithme. Une chandelle électronique est en fait une LED dont l'intensité varie de façon aléatoire de manière à imiter le scintillement d'une vrai chandelle. Je n'ai jamais utiliser une telle LED j'étais donc curieux de voir de quoi il en retourne. J'ai donc examiner le code de l'auteur du blog cpldcpu. Le code est écris en 'C' pour un ATtiny mais je me suis dis que c'était un projet idéal à exécuter sur le plus simple et économique des MCU disponible sur le marché, soit le PIC10F200. En m'inspirant du code source original j'ai écris ma propre version en MPASM pour le PIC10F200. Rien de plus simple comme montage, un PIC10F200 avec une LED jaune directement branchée sur la broche GP2.

J'ai utilisé le même PRNG basé sur un LFSR de 32 bits. Cependant j'ai fait 2 modifications. D'abord dans le code original il y a un bogue, la variable randflag n'est jamais remise à zéro à l'intérieur de la boucle while. Donc une fois qu'elle a été mise à 1 elle y reste et devient inutile.

L'algorithme original autorise des fluctuations d'intensité pouvant descendre jusqu'à 25% (si le bogue est corrigé¹ sinon ça peut descendre jusqu'à zéro). J'ai essayé ça mais je n'étais pas satisfait du résultat. Je trouvais les écarts d'intensité trop grand par rapport à une vrai chandelle. J'ai donc modifier le programme de la manière suivante. D'abord je me suis débarrassé de randflag qui est inutile dans ma version. Deuxièmement j'ai fait en sorte que le rapport cyclique du PWM varie de 50% à 100% au lieu de 25% à 100%. Je trouve ainsi que l'effet est plus ressemblant à une chandelle.

Code source en MPASM

; NOM: Candle-led.asm ; AUTEUR: Jacques Deschênes ; DATE: 2013-12-16 ; Description: LED dont l'intensité varie en immitant une chandelle ; Ce code est la transcription en assembleur du code sourse suivant: ; https://github.com/cpldcpu/CandleLEDhack/blob/master/Emulator/CandeflickerLED.c ; article blog à l'origine de ce projet: ; http://cpldcpu.wordpress.com/2013/12/08/hacking-a-candleflicker-led/ ; AUTRES RÉFÉRENCES: ; générateur pseudo-hazard LFSR: http://en.wikipedia.org/wiki/LFSR include p10f200.inc __config _WDTE_OFF radix dec ;constantes TMR0_CNT EQU 221 LED EQU GP2 LFSR_MASK EQU 0x7FFFF159 ; macros led_on macro bsf GPIO, LED endm led_off macro bcf GPIO, LED endm ; variables udata 16 pwm_cntr res 1 ; compteur cycle PWM frame_cntr res 1 ; compteur cycle changement d'intensité pwm_val res 1 ; valeur comparateur PWM next_brigth res 1 ; prochaine valeur PWM rand res 4 ; registre LFSR rand_val res 1 ; valeur en sortie de la fonction lfsr_rand org 0 reset movlw OSCCAL goto init ; LFSR de 32 bits ; référence: http://www.ece.cmu.edu/~koopman/lfsr/index.html ; ce lfsr ne doit pas être initialisé avec la valeur 0xFFFFFFFF ; SORTIE: retourne la valeur dans rand_val lfsr_rand rrf rand+3,W ; rotation du LFSR 1 bit vers la droite rrf rand, F rrf rand+1,F rrf rand+2,F rrf rand+3,F btfsc rand+3,7 goto lfsr_rand_exit movlw LFSR_MASK & 0xFF xorwf rand movlw (LFSR_MASK>>8) & 0xFF xorwf rand+1 movlw (LFSR_MASK>>16) & 0xFF xorwf rand+2 movlw (LFSR_MASK>>24) & 0xFF xorwf rand+3 lfsr_rand_exit movlw 0x1F andwf rand,W ; modulo 32 movwf rand_val retlw 0 pwm_control incf pwm_cntr movlw 15 andwf pwm_cntr,F ; on de garde que les 5 bits de poids faible. movfw pwm_cntr subwf pwm_val,W skpnc goto pwm_hi pwm_lo led_off retlw 0 pwm_hi led_on retlw 0 init movlw 0x81 option movlw B'1011' ; GPIO2 en sortie tris GPIO bsf GPIO,LED ; initialise RAM à zéro movlw 16 movwf FSR clrf INDF incf FSR movlw 31 subwf FSR,W bnc $-4 ; timer 0 utilisé pour délais PWM movlw TMR0_CNT movwf TMR0 main movf TMR0, W ; délais 142µsec skpz goto main movlw TMR0_CNT addwf TMR0,F call pwm_control movf pwm_cntr,F skpz goto main ; frame incf frame_cntr movlw 0x1F andwf frame_cntr,F ; modulo 32 movlw 7 andwf frame_cntr,W skpz goto new_frame new_rand_val ; nouvelle valeur rand à tous les 8 cycle PWM call lfsr_rand movlw 15 clrc btfsc rand_val, 4 rrf rand_val, W movwf next_brigth new_frame movf frame_cntr,F skpz goto main movfw next_brigth movwf pwm_val goto main end

On a donc une modulateur d'intensité pwm_control avec une résolution de 4 bits . L'intensité est contrôlée par variation du rapport cyclique d'une onde rectangulaire dont la fréquence est d'environ 440hz. On a un générateur de nombres pseudo aléatoire lfsr_rand. Pour cette application on ne garde que les 5 bits les moins significatifs qu'on conserve dans rand_val. Le délais pour contrôler la fréquence du modulateur PWM est assuré par la minuterie TIMER0. l'intensité de la LED est modifiée à tous les 32 cycles PWM par la variable frame_cntr qui est incrémentée modulo 32. Pour la valeur du rapport cyclique pwm_val on procède comme suis. Si la valeur de rand_val est inférieur à 16 on utilise la valeur maximale soit 15 (LED à intensité maximale). Si La valeur est >=16 on divise rand_val par 2 et on utilise cette valeur comme rapport cyclique. Donc statistiquement l'intensité de la LED devrait-être à son maximum 50% du temps et pour les 50% restant n'importe quelle valeur entre 50% et 100%.

1) pour corriger le bogue du code 'C' disponible sur github remplacez la ligne:

if ((RAND&0x0c)!=0) randflag=1; // only update if valid 

if ((RAND&0x0c)!=0) randflag=1;else randflag=0;