PWM发生器和捕捉定时器

发表于 2016-7-27 22:18

NuMicro M051™ 系列有 2 个 PWM 组，支持 4 组 PWM 发生器，可配置成 8 个独立的 PWM 输出 ,
PWM0~PWM7, 或者4 个互补的PWM对, (PWM0, PWM1), (PWM2, PWM3), (PWM4, PWM5) 和
(PWM6, PWM7) ，带4个可编程的死区发生器.
每组PWM发生器带有8位预分频器，一个时钟分频器提供5种分频(1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16), 两个PWM定时
器包括2个时钟选择器，两个16位PWM向下计数计数器用于PWM周期控制，两个16位比较器用于PWM
占空比控制以及一个死区发生器。 4组PWM发生器提供8个独立的PWM中断标志，这些中断标志当相应
的PWM周期向下计数器达到零时由硬件置位。每个PWM中断源和它相应的中断使能位可以引起CPU请
求PWM中断。 PWM发生器可以配置为单触发模式产生仅仅一个PWM周期或自动重载模式连续输出
PWM波形。
当PCR.DZEN01置位, PWM0 与 PWM1执行互补的PWM对功能，这一对PWM的时序，周期，占空比和
死区时间由PWM0定时器和死区发生器0决定。同样， PWM互补对(PWM2, PWM3)， (PWM4, PWM5)
与 (PWM6, PWM7) 分别由 PWM2， PWM4 与 PWM6 定时器和死区发生器2， 4， 6控制，参考下图查
看PWM定时器架构。
为防止PWM输出不稳定波形， 16位向下计数计数器和16位比较器采用双缓存器。当用户向计数器/比较
器缓冲寄存器内写入值，只有当向下计数计数器的值达到0时，被更新的值才会被装载到16位计数器/比
较器。该双缓冲特性避免PWM输出波形上产生毛刺。
当16位向下计数计数器达到0时，中断请求产生。如果PWM定时器被配置为自动重装载模式，当向下计
数器达到0时，会自动重新装载PWM计数器寄存器(CNRx)的值，并开始递减计数，如此连续重复。如
果定时器设为单触发模式，当向下计数器达到0时，向下计数器停止计数，并产生一个中断请求。
PWM计数器比较器的值用于高电平脉冲宽度调制，当向下计数器的值与比较寄存器的值相同时，计数
器控制逻辑改变输出为高电平。
PWM定时器可复用为数字输入捕捉功能。如果捕捉功能使能， PWM的输出引脚将被切换至捕捉输入模
式。捕捉器0和PWM0使用同一个定时器，捕捉器1和PWM1使用另一组定时器，以此类推。因此在使用
捕捉功能之前，用户必须预先配置PMW定时器。捕捉功能使能后，捕捉器在输入通道的上升沿将PWM
计数器值锁存至捕捉上升沿锁存寄存器(CRLR)，在输入通道的下降沿将PWM计数器值锁存至捕捉下降
沿锁存寄存器(CFLR)。捕捉通道0中断是可编程的，通过设定CCR0.CRL_IE0[1] (上升沿锁存中断使能)
和CCR0.CFL_IE0[2]] (下降沿锁存中断使能) 来决定中断发生的条件。通过设置CCR0.CRL_IE1[17]和
CCR0.CRL_IE1[18]，捕捉通道1有同样的特性。通过设置相应的控制位，每组的通道0到通道3有同样
的特性。对于每一组，不管捕捉何时产生中断0/1/2/3， PWM计数器0/1/2/3都将在该时刻重载。
最大的捕捉频率受捕捉中断延迟限制。捕捉中断发生时，软件至少要执行三个步骤：读PIIRx 以得到中
断源，读PWM_CRLx/PWM_CFLx(x=0到3) 以得到捕捉值，写1清PIIRx。如果中断延迟要花时间T0完
成，在这段时间内(T0)，捕捉信号一定不能翻转。在这种情况下，最大的捕捉频率将是1/T0。例如：
HCLK = 50 MHz, PWM_CLK = 25 MHz, 中断延迟时间 900 ns
因此最大的捕捉频率将是1/900ns ≈ 1000 kHz

复制

/**************************************************************************//**

 * [url=home.php?mod=space&uid=288409]@file[/url]     main.c

 * [url=home.php?mod=space&uid=895143]@version[/url]  V1.00

 * $Revision: 3 $

 * $Date: 14/01/28 11:44a $

 * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]    M051 Series PWM Generator and Capture Timer Driver Sample Code

 *

 * @note

 * Copyright (C) 2014 Nuvoton Technology Corp. All rights reserved.

 *

 ******************************************************************************/

#include <stdio.h>

#include "M051Series.h"



/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

/* Macro, type and constant definitions                                                                    */

/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/



#define PLLCON_SETTING      CLK_PLLCON_50MHz_HXT

#define PLL_CLOCK           50000000



// Scale frequency and unit is Hz

#define TENOR_C 523

#define TENOR_D 587

#define TENOR_E 659

#define TENOR_F 698

#define TENOR_G 784

#define TENOR_A 880

#define TENOR_B 988



void PWM_PwmIRQHandler(void);

/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

/* Global variables                                                                                        */

/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

volatile uint8_t g_u8PWMCount = 1;

volatile uint16_t g_u16Frequency;

volatile uint32_t g_u32Pulse = 0;



/* Assume PWM output frequency is 523Hz and duty ratio is 60%, user can calculate PWM settings by follows.

   PWM clock source frequency = __HXT = 12000000 in the sample code.

   (CNR+1) = PWM clock source frequency/prescaler/clock source divider/PWM output frequency

           = 12000000/2/1/523 = 11472 < 65536  (Note: If calculated value is larger than 65536, user should increase prescale value.)

   CNR = 11471 =>g_au16ScaleCnr[0] = 11471

   duty ratio = 60% = (CMR+1)/(CNR+1) ==> CMR = (CNR+1)*60/100-1 = 11472*60/100-1

   CMR = 6882 =>g_au16ScaleCmr[0] = 6882

*/

static const uint16_t g_au16ScaleFreq[7] = {TENOR_C, TENOR_D, TENOR_E, TENOR_F, TENOR_G, TENOR_A, TENOR_B};

// static const uint16_t g_au16ScaleCnr[7] =  {11471,10220,9103,8594,7652,6817,6071};

// static const uint16_t g_au16ScaleCmr[7] =  {6882 ,6131 ,5461,5156,4590,4089,3642};



/**

 * @brief       PWMA IRQ Handler

 *

 * @param       None

 *

 * [url=home.php?mod=space&uid=266161]@return[/url]      None

 *

 * [url=home.php?mod=space&uid=1543424]@Details[/url]     ISR to handle PWMA interrupt event

 */

void PWMA_IRQHandler(void)

{

    uint32_t u32PwmIntFlag;



    /* Handle PWMA Timer function */

    u32PwmIntFlag = PWMA->PIIR;



    /* PWMB channel 0 PWM timer interrupt */

    if(u32PwmIntFlag & PWM_PIIR_PWMIF0_Msk)

    {

        PWMA->PIIR = PWM_PIIR_PWMIF0_Msk;

        PWM_PwmIRQHandler();

    }

}





/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

/* PWM Timer function                                                                                      */

/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

void PWM_PwmIRQHandler(void)

{

    if(g_u32Pulse == 1 * g_u16Frequency / 10)

    {

        /*--------------------------------------------------------------------------------------*/

        /* Stop PWMA channel 0 Timer (Recommended procedure method 2)                           */

        /* Set PWM Timer counter as 0, When interrupt request happen, disable PWM Timer         */

        /*--------------------------------------------------------------------------------------*/

        PWMA->CNR0 = 0;

    }



    if(g_u32Pulse == 1 * g_u16Frequency / 10 + 1)

        g_u8PWMCount = 0;

    g_u32Pulse++;

}





void SYS_Init(void)

{

    /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

    /* Init System Clock                                                                                       */

    /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/



    /* Enable Internal RC clock */

    CLK_EnableXtalRC(CLK_PWRCON_OSC22M_EN_Msk);



    /* Waiting for IRC22M clock ready */

    CLK_WaitClockReady(CLK_CLKSTATUS_OSC22M_STB_Msk);



    /* Switch HCLK clock source to Internal RC and HCLK source divide 1 */

    CLK_SetHCLK(CLK_CLKSEL0_HCLK_S_HIRC, CLK_CLKDIV_HCLK(1));



    /* Enable external 12MHz XTAL, internal 22.1184MHz */

    CLK_EnableXtalRC(CLK_PWRCON_XTL12M_EN_Msk | CLK_PWRCON_OSC22M_EN_Msk);



    /* Enable PLL and Set PLL frequency */

    CLK_SetCoreClock(PLLCON_SETTING);



    /* Waiting for clock ready */

    CLK_WaitClockReady(CLK_CLKSTATUS_PLL_STB_Msk | CLK_CLKSTATUS_XTL12M_STB_Msk | CLK_CLKSTATUS_OSC22M_STB_Msk);



    /* Switch HCLK clock source to PLL, STCLK to HCLK/2 */

    CLK_SetHCLK(CLK_CLKSEL0_HCLK_S_PLL, CLK_CLKDIV_HCLK(2));



    /* Enable UART module clock */

    CLK_EnableModuleClock(UART0_MODULE);



    /* Enable PWM module clock */

    CLK_EnableModuleClock(PWM01_MODULE);

    CLK_EnableModuleClock(PWM23_MODULE);



    /* Select UART module clock source */

    CLK_SetModuleClock(UART0_MODULE, CLK_CLKSEL1_UART_S_HXT, CLK_CLKDIV_UART(1));



    /* Select PWM module clock source */

    CLK_SetModuleClock(PWM01_MODULE, CLK_CLKSEL1_PWM01_S_HXT, 0);

    CLK_SetModuleClock(PWM23_MODULE, CLK_CLKSEL1_PWM23_S_HXT, 0);



    /* Reset PWMA channel0~channel3 */

    SYS_ResetModule(PWM03_RST);



    /* Update System Core Clock */

    /* User can use SystemCoreClockUpdate() to calculate PllClock, SystemCoreClock and CycylesPerUs automatically. */

    //SystemCoreClockUpdate();

    PllClock        = PLL_CLOCK;            // PLL

    SystemCoreClock = PLL_CLOCK / 1;        // HCLK

    CyclesPerUs     = PLL_CLOCK / 1000000;  // For SYS_SysTickDelay()



    /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

    /* Init I/O Multi-function                                                                                 */

    /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

    /* Set P3 multi-function pins for UART0 RXD and TXD  */

    SYS->P3_MFP = SYS_MFP_P30_RXD0 | SYS_MFP_P31_TXD0;

    /* Set P4 multi-function pins for PWMA Channel0 */

    SYS->P4_MFP = SYS_MFP_P40_PWM0;

}





void UART0_Init(void)

{



    /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

    /* Init UART                                                                                               */

    /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

    /* Configure UART0 and set UART0 Baudrate */

    UART_Open(UART0, 115200);

}







/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

/*  Main Function                                                                                          */

/*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

int32_t main(void)

{

    uint8_t u8Item, u8ItemOK;



    /* Unlock protected registers */

    SYS_UnlockReg();



    /* Init System, IP clock and multi-function I/O */

    SYS_Init();



    /* Lock protected registers */

    SYS_LockReg();



    /* Init UART0 for printf */

    UART0_Init();



    printf("+------------------------------------------------------------------------+\n");

    printf("|                          PWM Driver Sample Code                        |\n");

    printf("|                                                                        |\n");

    printf("+------------------------------------------------------------------------+\n");

    printf("  This sample code will use PWMA channel 0 to drive Buzzer\n");

    printf("  I/O configuration:\n");

    printf("    PWM0(P4.0 PWMA channel 0) <--> Buzzer\n");

    printf("\nPWM Timer Waveform Test. Waveform output(P4.0 PWMA channel 0) to Buzzer\n");

    /* P4.0 PWMA channel 0 generates PWM frequency Do - Si */



    printf("Select Test Item\n");

    printf(" 1: Do (523Hz)Tenor C\n");

    printf(" 2: Re (587Hz)\n");

    printf(" 3: Mi (659Hz)\n");

    printf(" 4: Fa (698Hz)\n");

    printf(" 5: Sol(784Hz)\n");

    printf(" 6: La (880Hz)\n");

    printf(" 7: Si (988Hz)\n");



    while(1)

    {

        u8ItemOK = 1;

        u8Item = getchar();

        printf("\t");



        switch(u8Item)

        {

        case '1':

        case '2':

        case '3':

        case '4':

        case '5':

        case '6':

        case '7':

            g_u16Frequency = g_au16ScaleFreq[(u8Item - '1')];

            break;

        default:

            u8ItemOK = 0;

            break;

        }



        if(u8ItemOK)

        {

            g_u32Pulse = 0;

            g_u8PWMCount = 1;



            /* Assume PWM output frequency is 523Hz and duty ratio is 60%, user can calculate PWM settings by follows.

               duty ratio = (CMR+1)/(CNR+1)

               cycle time = CNR+1

               High level = CMR+1

               PWM clock source frequency = __HXT = 12000000

               (CNR+1) = PWM clock source frequency/prescaler/clock source divider/PWM output frequency

                       = 12000000/2/1/523 = 11472

               (Note: CNR is 16 bits, so if calculated value is larger than 65536, user should increase prescale value.)

               CNR = 11471

               duty ratio = 60% ==> (CMR+1)/(CNR+1) = 60% ==> CMR = (CNR+1)*0.6-1 = 11472*60/100-1

               CMR = 6882

               Prescale value is 1 : prescaler = 2

               Clock divider is PWM_CSR_DIV1 : clock divider = 1

            */



            /* Enable PWM Output pin */

            PWM_EnableOutput(PWMA, 0x1);



            PWM_ConfigOutputChannel(PWMA, PWM_CH0, g_u16Frequency, 60);



            /* Enable Timer period Interrupt */

            PWM_EnablePeriodInt(PWMA, PWM_CH0, PWM_PERIOD_INT_UNDERFLOW);



            /* Enable PWMB NVIC */

            NVIC_EnableIRQ((IRQn_Type)(PWMA_IRQn));



            /* Enable PWM Timer */

            PWM_Start(PWMA, 0x1);



            while(g_u8PWMCount);



            /*--------------------------------------------------------------------------------------*/

            /* Stop PWM Timer (Recommended procedure method 2)                                      */

            /* Set PWM Timer counter as 0, When interrupt request happen, disable PWM Timer         */

            /* Set PWM Timer counter as 0 in Call back function                                     */

            /*--------------------------------------------------------------------------------------*/



            /* Disable PWMB NVIC */

            NVIC_DisableIRQ((IRQn_Type)(PWMA_IRQn));



            /* Wait until PWMB channel 0 Timer Stop */

            while(PWMA->PDR0 != 0);



            /* Disable the PWM Timer */

            PWM_Stop(PWMA, 0x1);



            /* Disable PWM Output pin */

            PWM_DisableOutput(PWMA, 0x1);

        }

    }

}

发表于 2016-7-27 22:18

PWM功能特性:
PWM 组有两个PWM发生器。每个PWM发生器支持一个8位的预分频器，一个时钟分频器，两个PWM
定时器（向下计数），一个死区发生器和两路PWM输出。
y 最高16位分辨率
y PWM 中断请求与PWM周期同步
y 单触发模式或自动重载模式
y 2个PWM组 (PWMA/PWMB) 支持8个PWM通道

发表于 2016-7-27 22:19

捕捉功能模块特性:
            与PWM发生器共享时序控制逻辑
            8 路捕捉输入通道与8个PWM输出通道复用
            每个通道支持一个上升沿锁存寄存器(CRLR)，一个下降沿锁存寄存器(CFLR)和捕捉中断标志(CAPIFx)

发表于 2016-7-27 22:21

PWM 发生器 0 结构框图

发表于 2016-7-27 22:23

发表于 2016-7-27 22:24

发表于 2016-7-27 22:25

PWM-定时器操作
PWM 周期和占空比控制由PWM向下计数器寄存器(CNR)以及PWM比较寄存器(CMR)配置。 PWM定时
器工作时序如图6.6-10所示。 . 脉宽调制的公式如下， PWM定时器比较器的说明如图6.6-9所示。注意：
相应的GPIO管脚必须配置成PWM功能(使能POE 和禁用CAPENR)。
PWM 频率 = PWMxy_CLK/(prescale+1)/(clock divider)/(CNR+1); xy代表01, 23, 45 或 67, 取决于所选
择的PWM通道.
y 占空比 = (CMR+1)/(CNR+1)
y CMR >= CNR： PWM输出为高
y CMR < CNR： PWM低脉宽= (CNR-CMR) unit1; PWM高脉宽 = (CMR+1) unit
y CMR = 0： PWM 低脉宽 = (CNR) unit; PWM高脉宽= 1 unit
注: 1. unit = 一个PWM时钟周期

QQ截图20160727222508.png

发表于 2016-7-27 22:26

PWM双缓存，自动重载以及单触发模式
NuMicro M051™系列PWM定时器具有双缓存功能。重载值将在下一个周期开始时更新，不会影响当前
定时器工作。 PWM计数器值可写入CNRx，当前PWM计数器的值可以从PDRx读取。
PWM 控制寄存器(PCR) 的CH0MOD 位定义PWM0是自动重载模式还是单触发模式。如果CH0MOD被
设置为1，当PWM计数器达到0，自动重载操作装载CNR0的值到PWM计数器。如果CNR0被设定为0，
当PWM计数器计数到0，计数器将停止计数。如果CH0MOD被设定为0，当PWM计数器计数到0，计数
器立即停止计数。 PWM1~PWM7 运行状态与PWM0 相同.

QQ截图20160727222619.png

发表于 2016-7-27 22:36

更多细节，其实可以参考手册来做。

发表于 2016-7-28 11:12

捕捉器0和PWM0使用同一个定时器，捕捉器1和PWM1使用另一组定时器

发表于 2016-7-28 20:16

如果捕捉功能使能， PWM的输出引脚将被切换至捕捉输入模
式。

发表于 2016-7-29 00:09

如果PWM定时器被配置为自动重装载模式，当向下计数器达到0时，会自动重新装载PWM计数器寄存器(CNRx)的值，并开始递减计数，如此连续重复。

[DemoCode下载] PWM发生器和捕捉定时器

相关帖子

浏览过的版块