**01**
問題背景
客戶需要使用 MCU 輸出正弦波,但受限于 MCU DAC 數量不足,建議嘗試使用 PWM加濾波方式產生正弦波。同時要求正弦波與固定電平交替輸出。因此可用一個 TIM 輸出PWM,同時用另一個 TIM 來定時切換輸出正弦波或固定電平。
使用 TIM 輸出 PWM 產生正弦波形時,需要結合 GPDMA 來實現。在 STM32U5 系列中,GPDMA 共有 16 個獨立通道,其中 12-15 通道還具有 2D addressing/ repeat 功能。因此也可以使用一個 TIM 加 GPDMA 的一個 2D 通道實現 PWM 波形切換功能。
02
產生PWM
本文按以下配置產生 PWM,在 U575 NUCLEO 板測試:
(1)MCU 主頻:100MHz
(2)PWM 頻率 2MHz(周期 500ns),脈寬可調范圍 0~50 個計數時鐘,
(3)每個正弦波周期(10us)對應 20 個 PWM 脈沖,各 PWM 脈寬用計數時鐘表示分別為:25, 33, 40, 45, 49, 50, 49, 45, 40, 33, 25, 17, 10, 5 , 1 , 0 , 1 , 5 , 10, 17
(4)將步驟 3 中的正弦波重復 1000 次,對應 10ms 的連續正弦波形
2.1. STM32CubeMX 生成測試工程
2.1.1. TIM1 CH1 PWM 配置
圖1. TIM1 CH1 PWM
2.1.2. GPDMA CH12 配置
選用 GPDMA 通道 12,并配置為循環模式:
圖2. GPDMA CH12
2.1.3. GPDMA Linked List 配置
創建 Linked List Queue,并配置為搭配 GPDMA 2D 功能通道使用。創建兩個節點,TN1, TN2,并使用循環模式,指定首個循環節點為 TN1。
圖3. Linked List
TN1 節點配置,由此節點結合 TIM 來產生 PWM,并濾波成正弦信號:
(1)TIM1 更新事件作為 DMA 請求
(2)使能 2D 功能,一個 block 傳輸完成后,回退到數組起點,重新傳輸
(3)使能 Repeat 功能,重復 block 傳輸 1000 次
首先使能了 TrustZone 架構,然后將 LPGPIO 映射到了非安全區,并且配置了 DMA 鏈表功能,使用 LPTimer 作為觸發,自動地修改 LPGPIO 的寄存器,從而達到在低功耗模式下,GPIO自動切換的功能。但遇到了 LPDMA 的配置問題,并且程序無法跳轉到 Non-Secure 工程。
圖4. Linked List Node1
TN2 節點配置,與 TN1 節點類似,用于切換到第二組數據產生第二種波形
圖5. Linked List Node2
2.2. 測試代碼
GPDMA Linked List 模式執行流程
圖6. Linked List 執行過程及期望輸
03
PWM濾波輸出
在 U575 NUCLEO 板上測試,結果如下:
圖7. 實際輸出
從實測結果來看,濾波后的正弦波頻率,波形持續時長都符合預期。另外,與通過額外 TIM 計時來切換 PWM 輸出的方式相比,使用 Linked List repeat 這種方式,正弦波與固定電平輸出之間切換更平滑。
圖8. 額外 TIM 計時來切換 PWM 輸出
04
小結
通過使用 GPDMA Linked List 模式,使用 2D addressing repeat 功能,能方便實現這種多種波形切換的應用場景。如 Node1 與 Node2 使用不同的數據長度和重復次數,則可得到不同時長的兩種波形;通過增加更多 Node,則可得到多種不同波形。
審核編輯:劉清
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原文標題:實戰經驗 | Timer 結合 DMA 2D 通道實現不同波形輸出
文章出處:【微信號:STM32_STM8_MCU,微信公眾號:STM32單片機】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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