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[RA4 & RA6] RA6T2: 如何使用GPT互补PWM模式

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瑞萨新闻官 发表于 2026-9-18 22:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
TI, PWM模式, 使用, gpt, RA6, 互补PWM
本帖最后由 瑞萨新闻官 于 2026-9-18 22:58 编辑

RA6T2通用PWM定时器（GPT）支持互补PWM模式，该模式能够生成带死区时间的三相互补PWM波，并确保在占空比0%和100%附近的线性度。本文将以互补PWM模式3（波峰波谷双沿触发）为例，说明基于FSP，设置通用PWM定时器驱动模块*（r_gpt），启用此工作模式的步骤。
*由于其他RA MCU通用PWM定时器（GPT）外设通常不支持互补PWM工作模式，FSP通用PWM定时器驱动模块（r_gpt）默认不包含此配置功能。
以下示例展示了如何使用三个连续GPT通道的互补PWM模式，在以下条件下生成带死区时间的三相互补PWM波。

PWM频率：10kHz
死区时间：2微秒（GTDVU=240，PCLKD=120MHz）
GTIOA输出：
初始输出电平为低电平，有效电平为高电平
在向上计数比较匹配时输出高电平，在向下计数比较匹配时输出低电平。
GTIOB输出：
初始输出电平为低电平，有效电平为高电平
在向上计数比较匹配时输出低电平，在向下计数比较匹配时输出高电平。

第一步：基于MCK-RA6T2开发板创建一个 No RTOS  的  RA C/C++ Flat Project。项目创建完成后，打开FSP配置界面。
  • 在e2studio工具栏中选择：File > New > RA C/C++ Project > Renesas RA
  • 选择 Flat (Non-TrustZone) Project
  • RTOS选择：No RTOS
  • 选择 Bare Metal (Minimal)
第二步：在FSP配置窗口的"堆栈"选项中，首先在HAL/公共堆栈中添加 Three-Phase PWM module（r_gpt_three_phase）。该模块可在 Timer 分类下找到。
  • New Stack > Timers > Three-Phase PWM (r_gpt_three_phase)
第三步：第二步操作完成后，配置窗口将出现如上图所示的错误提示。该错误可通过配置底层GPT驱动模块的Pin Output Support来消除。
选择任意一个r_gpt模块，将其Pin Output Support属性配置为 Enabled with Extra Features。
第四步：按以下设置配置 Three-Phase PWM 模块（r_gpt_three_phase）。其他属性保持默认值不变。
  • General > Period: 10
  • General > Period Unit: Kilohertz
  • General > GPT U-Channel: 4
  • General > GPT V-Channel: 5
  • General > GPT W-Channel: 6
  • Extra Features > Dead Time > Dead Time Count Up (Raw Counts): 240
在互补PWM模式下，GTDVD 寄存器无效，GTDVU寄存器将同时作为向上计数和向下计数时的死区时间值。因此，我们仅需配置Dead Time Count Up (Raw Counts)。

第五步：通过FSP配置界面，按以下设置配置用于U signal output的g_timer1定时器。

  • Interrupts > Callback: gpt_u_callback
  • Interrupts > Overflow/Crest Interrupt Priority: Priority 1
  • Interrupts > Underflow/Trough Interrupt Priority: Priority 1
由于GPT回调通道已设置为U通道，我们需要为U通道GPT注册一个用户回调函数。此外，我们将采用互补PWM模式3以实现在波峰和波谷双沿触发数据计数传输，因此需要同时启用Crest Interrupt 和 Trough Interrupt。
第六步：配置本示例所需的MCU引脚。
  • FSP Configuration > Pins > Peripherals > Timers:GPT > GPT
    • GTCPPO4: PB10 (used as PWM Synchronous Output Pin)
  • FSP Configuration > Pins > Peripherals > Timers:GPT > GPT4
    • GTIOC4A: PB04
    • GTIOC4B: PB05
  • FSP Configuration > Pins > Peripherals > Timers:GPT > GPT5
    • GTIOC5A: PB06
    • GTIOC5B: PB07
  • FSP Configuration > Pins > Peripherals > Timers:GPT > GPT6
    • GTIOC6A: PB08
    • GTIOC6B: PB09
第七步：在hal_entry.c文件中添加以下初始化函数，用以启用互补PWM模式3。
复制
  1. static fsp_err_t gpt_complementary_pwm_mode_3_init (void)
    


  2. 

  3. {
    


  4. 

  5.     fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
    


  6. 

  7.     /* Initializes the module. */
    


  8. 

  9.     err = R_GPT_THREE_PHASE_Open(&g_three_phase0_ctrl, &g_three_phase0_cfg);
    


  10. 

  11.     /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
    


  12. 

  13.     if(FSP_SUCCESS != err)
    


  14. 

  15.     {
    


  16. 

  17.         return err;
    


  18. 

  19.     }
    


  20. 

  21.     R_GPT4->GTCR_b.MD = 0x0E; //Complementary PWM mode 3(transfer at crest and trough)
    


  22. 

  23.     R_GPT5->GTCR_b.MD = 0x0E; //Complementary PWM mode 3(transfer at crest and trough)
    


  24. 

  25.     R_GPT6->GTCR_b.MD = 0x0E; //Complementary PWM mode 3(transfer at crest and trough)
    


  26. 

  27.     /*
    


  28. 

  29.      * GTBER: General PWM Timer Buffer Enable
    


  30. 

  31.      * - BD0: GTCCR Buffer Operation
    


  32. 

  33.      * - BD1: GTPR Buffer Operation
    


  34. 

  35.      * - BD2: GTADTRA/GTADTRB Buffer Operation
    


  36. 

  37.      * - BD3: GTDVU/GTDVD Buffer (This bit is invalid in complementary PWM mode)
    


  38. 

  39.      */
    


  40. 

  41.     R_GPT4->GTBER_b.BD0 = 0; //GTCCCR Buffer operation is enabled
    


  42. 

  43.     R_GPT4->GTBER_b.BD1 = 0; //GTPR Buffer operation is enabled
    


  44. 

  45.     R_GPT4->GTBER_b.BD2 = 1; //GTADTRA/GTADTRB Buffer operation is disabled
    


  46. 

  47.     R_GPT5->GTBER_b.BD0 = 0; //GTCCCR Buffer operation is enabled
    


  48. 

  49.     R_GPT5->GTBER_b.BD1 = 0; //GTPR Buffer operation is enabled
    


  50. 

  51.     R_GPT5->GTBER_b.BD2 = 1; //GTADTRA/GTADTRB Buffer operation is disabled
    


  52. 

  53.     R_GPT6->GTBER_b.BD0 = 0; //GTCCCR Buffer operation is enabled
    


  54. 

  55.     R_GPT6->GTBER_b.BD1 = 0; //GTPR Buffer operation is enabled
    


  56. 

  57.     R_GPT6->GTBER_b.BD2 = 1; //GTADTRA/GTADTRB Buffer operation is disabled
    


  58. 

  59.     R_GPT4->GTPDBR = 6000;
    


  60. 

  61.     R_GPT5->GTPDBR = 6000;
    


  62. 

  63.     R_GPT6->GTPDBR = 6000;
    


  64. 

  65.     /*
    


  66. 

  67.      * GTIOR : General PWM Timer I/O Control Register
    


  68. 

  69.      * - In complementary PWM mode,
    


  70. 

  71.      * the only values that can be set in the GTIOA[4:0] bits are 01001b, and 10110b
    


  72. 

  73.      * - In complementary PWM mode,
    


  74. 

  75.      * the only values that can be set in the GTIOB[4:0] bits are 00110b, and 11001b
    


  76. 

  77.      * GTIOA = 0x09
    


  78. 

  79.      *  - Initial output is Low (Active level is High),
    


  80. 

  81.      *  - High output in up count compare match
    


  82. 

  83.      *  - Low output in down count compare match
    


  84. 

  85.      * GTIOB = 0x06
    


  86. 

  87.      *  - Initial output is Low (Active level is High),
    


  88. 

  89.      *  - Low output in up count compare match
    


  90. 

  91.      *  - High output in down count compare match
    


  92. 

  93.      */
    


  94. 

  95.     R_GPT4->GTIOR_b.GTIOA = 0x09;
    


  96. 

  97.     R_GPT5->GTIOR_b.GTIOA = 0x09;
    


  98. 

  99.     R_GPT6->GTIOR_b.GTIOA = 0x09;
    


  100. 

  101.     R_GPT4->GTIOR_b.GTIOB = 0x06;
    


  102. 

  103.     R_GPT5->GTIOR_b.GTIOB = 0x06;
    


  104. 

  105.     R_GPT6->GTIOR_b.GTIOB = 0x06;
    


  106. 

  107.     /*PSYE: PWM Synchronous output Enable:
    


  108. 

  109.      * Enable GTCPPOT4 output */
    


  110. 

  111.     R_GPT4->GTIOR_b.PSYE = 1;
    


  112. 

  113.     /*
    


  114. 

  115.      * GTBER2: General PWM Timer Buffer Enable 2
    


  116. 

  117.      * - CP3DB=0 : Disable double buffer function in complementary PWM mode 3, 4
    


  118. 

  119.      * - OLTTA: GTIOCnA Output Level Buffer Transfer Timing Select
    


  120. 

  121.      * - OLTTB: GTIOCnB Output Level Buffer Transfer Timing Select
    


  122. 

  123.      */
    


  124. 

  125.     R_GPT4->GTBER2_b.CP3DB = 0;
    


  126. 

  127.     R_GPT4->GTBER2_b.OLTTA = 3; //complementary PWM mode: Transfer at both crest and trough
    


  128. 

  129.     R_GPT4->GTBER2_b.OLTTB = 3; //complementary PWM mode: Transfer at both crest and trough
    


  130. 

  131.     R_GPT5->GTBER2_b.CP3DB = 0;
    


  132. 

  133.     R_GPT5->GTBER2_b.OLTTA = 3; //complementary PWM mode: Transfer at both crest and trough
    


  134. 

  135.     R_GPT5->GTBER2_b.OLTTB = 3; //complementary PWM mode: Transfer at both crest and trough
    


  136. 

  137.     R_GPT6->GTBER2_b.CP3DB = 0;
    


  138. 

  139.     R_GPT6->GTBER2_b.OLTTA = 3; //complementary PWM mode: Transfer at both crest and trough
    


  140. 

  141.     R_GPT6->GTBER2_b.OLTTB = 3; //complementary PWM mode: Transfer at both crest and trough
    


  142. 

  143.     R_GPT4->GTCCR[GPT_THREE_PHASE_PRV_GTCCRD] = 3000;
    


  144. 

  145.     R_GPT5->GTCCR[GPT_THREE_PHASE_PRV_GTCCRD] = 3000;
    


  146. 

  147.     R_GPT6->GTCCR[GPT_THREE_PHASE_PRV_GTCCRD] = 3000;
    


  148. 

  149.     /* Start the timer. */
    


  150. 

  151.     err = R_GPT_THREE_PHASE_Start(&g_three_phase0_ctrl);
    


  152. 

  153.     if(FSP_SUCCESS != err)
    


  154. 

  155.     {
    


  156. 

  157.         return err;
    


  158. 

  159.     }
    


  160. 

  161.     return FSP_SUCCESS;
    


  162. 

  163. }
第八步：在hal_entry.c文件中添加以下代码，该代码包含gpt_u_callback函数的执行。

复制
  1. static volatile int direction = 1; // 1 for incrementing, -1 for decrementing
    


  2. 

  3. static volatile int u2_count_u = 0U;
    


  4. 

  5. static void rm_motor_driver_set_uvw_duty_test (void)
    


  6. 

  7. {
    


  8. 

  9.     u2_count_u += direction;
    


  10. 

  11.     // Check if the counter needs to change direction
    


  12. 

  13.     if (u2_count_u == 6240) {
    


  14. 

  15.         direction = -1; // Switch to decrementing
    


  16. 

  17.     } else if (u2_count_u == 0) {
    


  18. 

  19.         direction = 1; // Switch to incrementing
    


  20. 

  21.     }
    


  22. 

  23.     R_GPT4->GTCCR[GPT_THREE_PHASE_PRV_GTCCRD] = (uint32_t) u2_count_u;
    


  24. 

  25.     R_GPT5->GTCCR[GPT_THREE_PHASE_PRV_GTCCRD] = (uint32_t) u2_count_u;
    


  26. 

  27.     R_GPT6->GTCCR[GPT_THREE_PHASE_PRV_GTCCRD] = (uint32_t) u2_count_u;
    


  28. 

  29. }
    


  30. 

  31. #define DEBUG_OUTPUT_PD00_ENABLE 1
    


  32. 

  33. void gpt_u_callback(timer_callback_args_t *p_args)
    


  34. 

  35. {
    


  36. 

  37.     /* TODO: add your own code here */
    


  38. 

  39.     if(p_args->event == TIMER_EVENT_CREST)
    


  40. 

  41.     {
    


  42. 

  43. #if DEBUG_OUTPUT_PD00_ENABLE
    


  44. 

  45.         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_13_PIN_00, BSP_IO_LEVEL_LOW);
    


  46. 

  47. #endif
    


  48. 

  49.         rm_motor_driver_set_uvw_duty_test();
    


  50. 

  51.     }
    


  52. 

  53.     if(p_args->event == TIMER_EVENT_TROUGH)
    


  54. 

  55.     {
    


  56. 

  57. #if DEBUG_OUTPUT_PD00_ENABLE
    


  58. 

  59.         R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_13_PIN_00, BSP_IO_LEVEL_HIGH);
    


  60. 

  61. #endif
    


  62. 

  63.         rm_motor_driver_set_uvw_duty_test();
    


  64. 

  65.     }
    


  66. 

  67. }
第九步：在hal_entry.c文件的开头添加以下代码。

复制
  1. enum e_gpt_three_phase_prv_gtccr
    


  2. 

  3. {
    


  4. 

  5.     GPT_THREE_PHASE_PRV_GTCCRA = 0U,
    


  6. 

  7.     GPT_THREE_PHASE_PRV_GTCCRB,
    


  8. 

  9.     GPT_THREE_PHASE_PRV_GTCCRC,
    


  10. 

  11.     GPT_THREE_PHASE_PRV_GTCCRE,
    


  12. 

  13.     GPT_THREE_PHASE_PRV_GTCCRD,
    


  14. 

  15.     GPT_THREE_PHASE_PRV_GTCCRF
    


  16. 

  17. };
    


  18. 

  19. static fsp_err_t gpt_complementary_pwm_mode_3_init (void);
第十步：在hal_entry()函数中调用gpt_complementary_pwm_mode_3_init以启动三相PWM。随后，GPT Compare Capture Register（GTCCRD）将在GPTn_OVF和GPTn_UDF中断后周期性地更新。
  • GPTn_OVF：在互补PWM模式下，这些中断请求在波峰处触发（主通道GTCNT计数器值从GTPR寄存器值变为GTPR寄存器值减1）
  • GPTn_UDF：在互补PWM模式下，这些中断请求在波谷处触发（主通道GTCNT计数器值从0变为1）

复制
  1. void hal_entry(void)
    


  2. 

  3. {
    


  4. 

  5.     /* TODO: add your own code here */
    


  6. 

  7.     fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
    


  8. 

  9.     /* Complementary PWM mode Setting */
    


  10. 

  11.     err = gpt_complementary_pwm_mode_3_init();
    


  12. 

  13.     assert(err == FSP_SUCCESS);
    


  14. 

  15.     while(1)
    


  16. 

  17.     {
    


  18. 

  19.     }
    


  20. 

  21. #if BSP_TZ_SECURE_BUILD
    


  22. 

  23.     /* Enter non-secure code */
    


  24. 

  25.     R_BSP_NonSecureEnter();
    


  26. 

  27. #endif
    


  28. 

  29. }
第十一步：进行一次快速测量以验证结果是否符合目标操作要求。
以下示例演示了如何使用三个连续GPT通道的互补PWM模式在如下条件下生成带死区时间的三相互补PWM波：

PWM Frequency: 10kHz
Deadtime period: 2us (GTDVU=240, PCLKD=120MHz)
GTIOA 输出:
初始输出电平为Low，有效电平为High。
在向上计数比较匹配时输出High，在向下计数比较匹配时输出Low。
GTIOB: 初始输出电平为Low
初始输出电平为Low，有效电平为高电平。
在向上计数比较匹配时输出Low，在向下计数比较匹配时输出High。
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