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[RISC-V MCU 应用开发]

第五十五章、CH32V103应用教程——TIM-互补输出和死区插入

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TI, ni, ST, IO, pi
本帖最后由 RISCVLAR 于 2021-1-21 14:48 编辑

CH32V103应用教程——TIM-互补输出和死区插入

本章教程通过高级定时器TIM1演示三种带死区互补输出模式:带死区插入的互补输出、死区波形延迟大于负脉冲、死区波形延迟大于正脉冲。

1、TIM简介及相关函数介绍
定时器比较捕获通道一般有两个输出引脚(比较捕获通道 4 只有一个输出引脚),能输出两个互补的信号(OCx 和 OCxN),并且能够管理输出的瞬时关断和接通。这段时间通常被称为死区,用户应该根据连接的输出器件和它们的特性(电平转换的延时、电源开关的延时等)来调整死区时间。

建议以下描述介绍对照CH32V103应用手册定时器(TIM)章节寄存器描述部分阅读。

OCx和OCxN可以通过比较/捕获使能寄存器(TIM1_CCER)CCxP和CCxNP 位独立地设置极性,通过 CCxE 和 CCxNE 独立地设置输出使能,通过刹车和死区寄存器(TIM1_BDTR)MOE、OSSI、OSSR 位、控制寄存器(TIM1_CTLR2)OIS和OISN位进行死区和其他的控制。同时使能 OCx 和OCxN 输出将插入死区,每个通道都有一个 10 位的死区发生器。如果存在刹车电路则还要设置 MOE 位。
OCx 和 OCxN 由 OCxREF(参考信号)关联产生
1、如果OCx和OCxN都是高有效,那么OCx与OCxREF相同,只是OCx的上升沿相当于OCxREF有一个延迟;
2、如果OCxN与OCxREF相反,它的上升沿相对参考信号的下降沿会有一个延迟
如果延迟大于有效输出宽度,则不会产生相应的脉冲。
下面3图展示死区发生器的输出信号和当前参考信号OCxREF之间的关系(假 设CCxP=0、CCxNP=0、MOE=1、CCxE=1并且CCxNE=1):
1、带死区插入的互补输出
2、死区波形延迟大于负脉冲
3、死区波形延迟大于正脉冲
关于CH32V103定时器(TIM)具体信息,可参考CH32V103应用手册。关于TIM标准库函数,在第七章已介绍,在此不再赘述。

2、硬件设计
本章教程通过高级定时器TIM1演示三种带死区互补输出模式:带死区插入的互补输出、死区波形延迟大于负脉冲、死区波形延迟大于正脉冲。需要用到3个引脚,PA8引脚、PB13引脚和PB12引脚。使用逻辑分析仪连接PA8、PB12和PB13引脚即可对其进行分析。

3软件设计
本章教程主要进行时钟选择实验,具体程序如下:
tim.h文件
#ifndef __TIM_H
#define __TIM_H

#include "ch32v10x_conf.h"

void TIM1_Dead_Time_Init( u16 arr, u16 psc, u16 ccp );

#endif
tim.h文件主要进行函数声明;
tim.c文件
#include "tim.h"

/*******************************************************************************
* Function Name  : TIM1_Dead_Time_Init
* Description    : Initializes TIM1 complementary output and dead time.
* Input          : arr: the period value.
*                  psc: the prescaler value.
*                  ccp: the pulse value.
* Return         : None
*******************************************************************************/
void TIM1_Dead_Time_Init( u16 arr, u16 psc, u16 ccp )
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA  | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE );

    //GPIO初始化配置
    /* TIM1_CH1 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;   //复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );

    /* TIM1_CH1N */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );

    /* TIM1_BKIN */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );

    //时基结构体初始化配置
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;  //设置重装载值
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;  //设置预分频器
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  //设置分频因子
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //设置向上计数模式
    TIM_TimeBaseInit( TIM1, &TIM_TimeBaseInitStructure);  //初始化定时器

    //输出比较结构体初始化
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;  //配置为PWM模式1
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;  //输出使能
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable;  //互补输出使能
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = ccp;  //设置占空比大小
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;  //输出通道电平极性配置
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCNPolarity_High;  //互补输出通道电平极性配置
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;  //输出通道空闲电平极性配置
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset;  //互补输出通道空闲电平极性配置
    TIM_OC1Init( TIM1, &TIM_OCInitStructure );  //初始化

    //刹车和死区结构体初始化,有关刹车和死区结构体的成员具体可参考刹车和死区寄存器(TIMx_BDTR)的描述
    TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSIState = TIM_OSSIState_Enable;
    TIM_BDTRInitStructure.TIM_OSSRState = TIM_OSSRState_Enable;
    TIM_BDTRInitStructure.TIM_LOCKLevel = TIM_LOCKLevel_1;
    //输出比较信号死区时间配置,具体如何计算可参考 BDTR:DTG[7:0]的描述
    //这里配置的死区时间为152ns
    TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 11;
    TIM_BDTRInitStructure.TIM_Break = TIM_Break_Enable;
    //当BKIN引脚检测到高电平的时候,输出比较信号被禁止,就好像是刹车一样
    TIM_BDTRInitStructure.TIM_BreakPolarity = TIM_BreakPolarity_High;
    TIM_BDTRInitStructure.TIM_AutomaticOutput = TIM_AutomaticOutput_Enable;
    TIM_BDTRConfig( TIM1, &TIM_BDTRInitStructure );

    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1, ENABLE );  //开启定时器PWM输出
    TIM_OC1PreloadConfig( TIM1, TIM_OCPreload_Enable );
//    TIM_ARRPreloadConfig( TIM1, ENABLE );
    TIM_Cmd( TIM1, ENABLE );  //使能定时器
}
tim.c文件主要对TIM1的互补输出和死区时间进行初始化配置。
main.c文件
int main(void)
{
    USART_Printf_Init(115200);
    printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);

    /* Complementary output with dead-time insertion */
//    TIM1_Dead_Time_Init( 9, 8, 5 );

    /* Dead-time waveforms with delay greater than the negative pulse */
//    TIM1_Dead_Time_Init( 9, 8, 3 );

    /* Dead-time waveforms with delay greater than the positive pulse. */
    TIM1_Dead_Time_Init( 9, 48, 8 );

    while(1);
}
main.c文件主要进行三种带死区互补输出模式的初始化。

4下载验证
分别在3种不同模式下将编译好的程序下载到开发版,使用逻辑分析仪采集波形,分别如下:
1、带死区插入的互补输出
2、死区波形延迟大于负脉冲
3、死区波形延迟大于正脉冲

54、TIM-互补输出和死区插入.rar

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沙发
gejigeji521| | 2021-2-22 12:00 | 只看该作者
生成PWM波形用的吗,看看。

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板凳
RISCVLAR|  楼主 | 2021-2-22 14:17 | 只看该作者
gejigeji521 发表于 2021-2-22 12:00
生成PWM波形用的吗,看看。

查看波形工具用的逻辑分析仪

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地板
单片小菜| | 2021-2-23 15:24 | 只看该作者
这个波形看上去很棒。

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