概 述

在進(jìn)行電機類、電源類應(yīng)用開發(fā)時，如何使用PWM定時器模塊靈活、高效的實現(xiàn)所需 PWM波形的輸出，是眾多開發(fā)者關(guān)注的問題。先楫半導(dǎo)體已發(fā)布的HPM6000系列芯片上，均帶有PWM定時器模塊。與普通定時器產(chǎn)生的PWM相比，其產(chǎn)生的PWM可方便的配置為互補PWM對，并帶有強制輸出、死區(qū)插入、故障封鎖、影子寄存器等功能。

本文將簡單介紹PWM定時器模塊內(nèi)的一些概念，以圖文的形式幫助開發(fā)者理解PWM定時器模塊的運行方式。然后輔以大量代碼實例，介紹了如何生成普通 PWM、互補 PWM、同步 PWM、錯相 PWM，以及PWM如何使用ACMP封波。幫助廣大開發(fā)者更好地使用 PWM 定時器模塊實現(xiàn)自己所需的功能。

PWM 模塊

關(guān)于先楫半導(dǎo)體HPM6000系列 PWM 模塊的詳細(xì)功能，請參考先楫半導(dǎo)體官方網(wǎng)站發(fā)布的 UM 手冊。

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24+4 位向上計數(shù)器

一個 PWM 定時器模塊內(nèi)共有 3 個 24+4 位寄存器，分別為 STA、CNT、RLD。STA 與 RLD 為計數(shù)器計數(shù)的起點和終點；CNT 內(nèi)保存著當(dāng)前時刻的計數(shù)值。計數(shù)器從 STA 開始計數(shù)，達(dá)到 RLD 后重新從 STA 計數(shù)，一個又一個周期的循環(huán)往復(fù)，周期為 RLD-STA+1。

4 位拓展位，為開發(fā)者提供了更多樣的計數(shù)信息：每當(dāng) CNT 計數(shù)到 RLD時，會產(chǎn)生 RLD 事件（可以生成中斷或 DMA 請求）；若 XRLD 不為 0，則每當(dāng) CNT 計數(shù)到 RLD 時，XCNT 加 1，當(dāng) XCNT 等于 XRLD 時，產(chǎn)生 XRLD 事件（可以生成中斷或 DMA 請求）。

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比較器

一個 PWM 定時器具有 16~24 個通道，以及 24 個比較器 CMPx（x=1~24）。比較器 CMPx 可以理解為 CNT 計數(shù)過程中的觸發(fā)開關(guān)：每當(dāng)CNT 等于 CMPx 時，該通道 PWM 輸出會進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。

開發(fā)者可以配置將哪些 CMPx 安裝在目標(biāo)通道上：配置方法為指定 x，再指定用于該通道比較器的數(shù)量 n，結(jié)果就是 CMPx、CMPx+1、... 、CMPx+n-1 比較器被應(yīng)用于該通道。

假設(shè)我們對通道 1 進(jìn)行配置，x=0，n=2，則如下圖所示：

假設(shè)我們對通道 2 進(jìn)行配置，x=2，n=4，則如下圖所示：

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影子寄存器

影子寄存器的作用是為 PWM 定時器的部分關(guān)鍵寄存器提供保護(hù)。在 CPU訪問寄存器的時候，實質(zhì)上改變的是它的影子寄存器，新值并不馬上生效。只有在指定的時刻，才把影子寄存器的值更新到寄存器，防止即時生效的方式導(dǎo)致 PWM 輸出波形異常，導(dǎo)致炸管子、短路等事故發(fā)生。

在芯片內(nèi)，STA、RLD、CMPx、FRCMD 寄存器帶有影子寄存器（這 4 類寄存器的更新會影響 PWM 的波形）。總體而言，HPM 芯片提供了 4 種方式將影子寄存器更新到控制寄存器內(nèi)，分別為：

軟件將 SHCR [SHLK]位置 1 時生效

即時生效

某個 CMPx 比較事件發(fā)生時生效

SHRLDSYNCI 上捕獲到上升沿時生效

通常建議開發(fā)者配置影子寄存器為“某個 CMPx 比較事件發(fā)生時生效”，其它 3 種方式更新影子寄存器到寄存器內(nèi)時，多多少少不能保證此時 PWM 輸出的狀態(tài)，可能會導(dǎo)致 PWM 波形異常。只有在開發(fā)者確定用其它 3 種更新方式不會導(dǎo)致硬件故障時，才推薦使用。下圖展示了 CPU 以實時方式將影子寄存器更新到寄存器內(nèi)可能產(chǎn)生的異常。

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同步輸入 SYNCI 與同步定時器 SYNT

同步輸入 SYNCI 的作用是，當(dāng)此信號有效時 CNT 的值被強制為 STA，SYNCI 無效后 CNT 開始正常計時。當(dāng)需要多個 PWM 定時器的時基相同或錯相時，操作PWM 定時器的 SYNCI 信號即可達(dá)到目標(biāo)。

同步定時器 SYNT 是專門用來完成以上操作的計時器。SYNT 上有 4 個通道，每個通道有一個 CMP，發(fā)生 CMP 比較事件時，可通過互聯(lián)管理器 TRGM將此事件路由到 SYNCI 信號上，從而實現(xiàn)了多個 PWM 的同步/錯相。

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互聯(lián)管理器 TRGM

互聯(lián)管理器是將片上眾多外設(shè)相互關(guān)聯(lián)使用的橋梁。例如可以用 PWM 比較事件觸發(fā) ADC 采樣，使用模擬比較器 ACMP 比較結(jié)果對 PWM 封波，使用IO 輸入觸發(fā) GPTMR 同步計時等等。其功能非常強大，且易用。下面以一張圖繪出 TRGM 的基本模型。

簡而言之，TRGM 的每個 output 通道都可以在眾多的 INPUT 中選一個。例如可以將 SYNT 的比較事件做為 INPUT，輸出到 PWM 的 SYNCI，這樣就實現(xiàn)了 PWM 同步；例如可以將 IO 作為 INPUT，輸出到 IO，這樣就實現(xiàn)了IO 電平的轉(zhuǎn)移輸出。

TRGM 可以實現(xiàn)外設(shè)硬件級別的同步與觸發(fā)，可以實現(xiàn)各種外設(shè)互聯(lián)配合使用，是極有用的一個功能模塊。使用 TRGM 時，需要參考 UM 手冊中TRGMx_INPUT_MUX 列表與 TRGMx_OUTPUT_MUX 列表，合理分配資源，選擇需要的 INPUT 與 OUTPUT 信號。

PWM模塊

普通PWM

由上述可知，一路普通PWM的輸出需要配置好以下幾點：

PWM 輸出控制：是否互補對、死區(qū)插入等

RLD、STA

CMPx

影子寄存器

函數(shù)如下，逐一進(jìn)行分析：

首先停止 PWM 計時器的計數(shù)器，將 PWM 計數(shù)器清零，獲取 SDK 提供的 PWM 輸出默認(rèn)配置。程序沒有特別之處，屬于配置前的初始化工作。

配置 PWM 允許輸出，死區(qū)為 0，輸出不反相；

設(shè)置 RLD 與 STA，分別為 reload 和 0；

配置 CMPx，模式為輸出比較模式，比較值為 reload+1，影子寄存器更新方式為寫入 shlk 位更新；此時由于計數(shù)器計數(shù)無法達(dá)到 CMPx，故輸出波形恒為低電平。

配置通道 0 使用 CMP0，比較器數(shù)量為 1 個，因此 CMP0 的大小決定了pwm 的占空比，占空比為(RLD-CMP0)/RLD

啟動計數(shù)器，更新 CMP0 的影子寄存器為 reload/4，最后將影子寄存器的值提交到寄存器內(nèi)生效。運行結(jié)果如下：

審核編輯：劉清