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如何使用RX系列的GPTW生成兩路可調頻率的任意相位差的pwm波

瑞薩MCU小百科 ? 來源:未知 ? 2023-01-06 20:35 ? 次閱讀

在實際的應用中會用到需要輸出一定相位差的PWM波,而且在運行過程中還需要調整PWM的頻率,下面介紹使用瑞薩RX系列MCU內部的GPTW實現這種功能的方法,我們以RX66T為例。

RX66T概覽

RX66T系列微控制器是首批搭載RXv3第三代RX CPU內核的產品,是電機控制應用的最佳選擇。RX66T系列可通過最大160 MHz工作頻率的CPU內核和電機控制外設,能同時控制多達四臺電機。內置的安全和安全功能還為變頻控制應用提供了新的附加價值。

有關RX66T的更多介紹與技術、銷售支持,請識別下方二維碼或點擊文末閱讀原文訪問查看:

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  • RXv3 Core 160MHz operation (5.8 CoreMark/MHz), single-precision FPU

  • 2.7V to 5.5V操作

  • 工作溫度-40 °C ~ 105 °C

  • 程序閃存高達1MB,高達128KB的SRAM

  • 增強型模擬

12位A/D轉換器x3個單元,12位D/A轉換器x2個通道

6通道比較器

6通道偽差分PGA

  • 160MHz PWM:

4通道:用于3相互補開關,2個通道:用于5相互補開關,10個通道:用于單相互補開關

4通道高分辨率PWM可實現最小195ps的時序調整

  • 可信安全IP精簡版(AES/TRNG)

首先先看一下GPTW的PWM輸出模式,如下面表格所示,可以看到在GPTW的GTCR寄存器的MD位可以設置PWM輸出時的模式,主要的工作模式分為兩大類,一類是鋸齒波的工作模式另外一類是三角波的工作模式。

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鋸齒波模式

如下圖為鋸齒波的模式,在這種模式下,GTCNT寄存器的值會單向增加,達到設定周期值時,GTCNT的值清零。PWM的產生由各個比較計數器和GTCNT比較相等后翻轉產生,比如下圖中的GTCCRC、GTCCRD、GTCCRE和GTCCRF

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三角波模式

如下圖為三角波的模式,在這種模式下,GTCNT的值會增加達到定時周期值時,變為減計數,直到0。這種工作模式下,每一個周期內GTCNT的值會和同一個比較寄存器的值進行兩次比較反轉,所以會出現左右對稱的PWM波,如果想實現兩個上升沿或者下降沿相差固定度數的PWM比較困難,同時調整周期和相位也比較麻煩。

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根據分析,我們選擇GPTW工作在三角波模式,而sawtooth-wave one-shot pulse mode是最合適的(這幾種工作模式的區別請參考RX66T的用戶手冊)。

假設我們的需求是:生成兩路周期相等的PWM波,而且能夠要求周期可以動態調整,同時需要兩路PWM的上升沿具有一定的相位差,并且相位差在運行過程中可以動態調整。

下面就介紹一下如何使用GPTW實現這個功能,首先需要使用三路GPTW定時器,定時器的設置如下:

1)GPTW1設置為鋸齒波模式,作為GPTW2和GPTW3的周期清零信號定時器,它用來控制兩個PWM輸出的周期。

2)GPTW2設置為sawtooth-wave one-shot pulse mode,波形的占空比和死區時間(死區時間僅在GPTW需要輸出一對互補PWM時才需要,在這個例子里不用考慮)由GPTW2的比較寄存器(比如GTCCRC和GTCCRD)來決定,這個定時器的周期設置值遠大于GPTW1的周期值,同時設置GPTW2可以被外部清零啟動信號觸發,觸發信號為GPTW1的周期溢出信號。

3)GPTW3設置為sawtooth-wave one-shot pulse mode,波形的占空比和死區時間(死區時間僅在GPTW需要輸出一對互補PWM時才需要,在這個例子里不用考慮)由GPTW3的比較寄存器(比如GTCCRC和GTCCRD)來決定,這個定時器的周期設置值遠大于GPTW1的周期值,同時設置GPTW3可以被外部清零啟動信號觸發,觸發信號為GPTW1的比較相等信號。

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GPTW的工作過程如上圖所示

標簽1處,GPTW2會被GPTW1的溢出信號清零啟動,所以兩個標簽1之間的時間就為GPTW2周期時間。在標簽2處,GPTW3會被GPTW1的比較相等信號清零啟動,所以上圖兩個標簽2之間的時間就是GPTW2的周期時間。當GPTW1的周期和GTCCRA的值不變時,GPTW2和GPTW3的周期是一致的,都為GPTW1的周期值,而GTCCRA的值決定了兩個PWM的相位差。

所以在調整GPTW2和GPTW3的周期時只用調整GPTW1的GPTR寄存器即可。調整相位差時,調整GPTW1的GTCCRA寄存器即可。而GPTW2和GPTW3自身的占空比可以通過調整自己比較寄存器來實現。

通過這種方式就很容易輸出滿足要求的PWM波。

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END

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原文標題:如何使用RX系列的GPTW生成兩路可調頻率的任意相位差的pwm波

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