M051的PWM例程赏析（时钟配置注意事项）

发表于 2018-11-11 16:07

其实也算个学习笔记吧，学习中发现不懂的地方是没有看明白作者意图，或库函数设计人员要表达什么意思。主贴是源码。分析从沙发开始。

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

 * [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 2018-11-11 16:16

所有的程序都是从main开始，然后解锁寄存器。开始配置。也就是系统初始化函数。
这肯定就是系统时钟先配置了。
我们逐步分析
该例程系统时钟初始化顺序：启动内部RC时钟，将RC时钟设置为HCLK高速时钟线路；启动外部12M晶振时钟；启动PLL时钟，将PLL设置为HCLK时钟源。
……，
后面就是启动各个外设模块的时钟开关。

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 /* 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));

注意观察：第一条，该函数出现了两次，第一次使能RC，第二次使能晶振。
我们看两条内容差异，会发现第二条在执行的时候实际上用了逻辑与，将第一条的内容重复设置。这是保证第二次设置晶振时候，RC不至于失效。
同理，等待时钟稳定的函数也出现两次，而第二次出现时候实际上已经有了三个时钟发生源：OSC22M，XTL12M，PLL
所以第二次使用的时候采用了三个逻辑与操作。

发表于 2018-11-11 16:36

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    /* 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;

再看模块的时钟到底怎么回事。使能后设置的时钟源都是HXT，你们HXT怎么回事？前面没有出现啊。
看上图，出现在这里。 HXT就是指的外部晶振输入的时钟信号。而前面配置的PLL时钟源就是用的这一路信号，相关宏介绍看clk.h
一共两个选项，一路从外部晶振给PLL模块时钟，一路从内部HIRC给PLL时钟。
设置模块的时钟源的定义也在clk.h

代表意思：时钟-所在寄存器名字然后模块，S，代表源自，最后一个是时钟线路。
比如CLK_CLKSEL1_UART_S_HXT意思是，时钟，时钟设计寄存器1，串口时钟源自HXT时钟源。

串口也就只能设置这三个时钟源。

发表于 2018-11-11 16:46

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    /* Reset PWMA channel0~channel3 */

    SYS_ResetModule(PWM03_RST);

这句什么意思？
这就要看PWM相关章节说明了。
2个PWM组(PWMA/PWMB)，支持8个PWM通道或者4个互补的PWM通道
M051系列有2个PWM组，共有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.

所以这里的P03，是指的PWMA这一组。因为我们使用的PWM01，PWM23正是PMWA这一组的。

发表于 2018-11-11 16:56

/* Enable PWM Output pin */
PWM_EnableOutput(PWMA, 0x1);
这句操作的是POE寄存器。因为该寄存器只占用1BIT，所以不是0就是1.那么什么意思呢
配置PWM 输出使能寄存器(POE) 使能PWM 输出通道(PWMx = 1)

发表于 2018-11-11 19:20

PWM的配置被大侠讲了一通，顿时清楚多了。

发表于 2020-2-19 14:40

怎么用库函数写个呼吸灯。

发表于 2020-2-20 12:56

这个虽然高级，但是很难懂。

[DemoCode下载] M051的PWM例程赏析（时钟配置注意事项）

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