如何使用RX系列的GPTW生成兩路可調(diào)頻率的任意相位差的pwm波

在實(shí)際的應(yīng)用中會(huì)用到需要輸出一定相位差的PWM波，而且在運(yùn)行過(guò)程中還需要調(diào)整PWM的頻率，下面介紹使用瑞薩RX系列MCU內(nèi)部的GPTW實(shí)現(xiàn)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(nèi)核的產(chǎn)品，是電機(jī)控制應(yīng)用的最佳選擇。RX66T系列可通過(guò)最大160 MHz工作頻率的CPU內(nèi)核和電機(jī)控制外設(shè)，能同時(shí)控制多達(dá)四臺(tái)電機(jī)。內(nèi)置的安全和安全功能還為變頻控制應(yīng)用提供了新的附加價(jià)值。

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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(dá)1MB，高達(dá)128KB的SRAM

• 增強(qiáng)型模擬：

12位A/D轉(zhuǎn)換器x3個(gè)單元，12位D/A轉(zhuǎn)換器x2個(gè)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(bǔ)開(kāi)關(guān)，2個(gè)通道：用于5相互補(bǔ)開(kāi)關(guān)，10個(gè)通道:用于單相互補(bǔ)開(kāi)關(guān)

4通道高分辨率PWM可實(shí)現(xiàn)最小195ps的時(shí)序調(diào)整

• 可信安全I(xiàn)P精簡(jiǎn)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(shè)置PWM輸出時(shí)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。

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(huì)單向增加，達(dá)到設(shè)定周期值時(shí)，GTCNT的值清零。PWM的產(chǎn)生由各個(gè)比較計(jì)數(shù)器和GTCNT比較相等后翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生，比如下圖中的GTCCRC、GTCCRD、GTCCRE和GTCCRF。

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(huì)增加達(dá)到定時(shí)周期值時(shí)，變?yōu)闇p計(jì)數(shù)，直到0。這種工作模式下，每一個(gè)周期內(nèi)GTCNT的值會(huì)和同一個(gè)比較寄存器的值進(jìn)行兩次比較反轉(zhuǎn)，所以會(huì)出現(xiàn)左右對(duì)稱的PWM波，如果想實(shí)現(xiàn)兩個(gè)上升沿或者下降沿相差固定度數(shù)的PWM比較困難，同時(shí)調(diào)整周期和相位也比較麻煩。

根據(jù)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(qū)別請(qǐng)參考RX66T的用戶手冊(cè)）。

假設(shè)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(dòng)態(tài)調(diào)整，同時(shí)需要兩路PWM的上升沿具有一定的相位差，并且相位差在運(yùn)行過(guò)程中可以動(dòng)態(tài)調(diào)整。

下面就介紹一下如何使用GPTW實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，首先需要使用三路GPTW定時(shí)器，定時(shí)器的設(shè)置如下：

1）GPTW1設(shè)置為鋸齒波模式，作為GPTW2和GPTW3的周期清零信號(hào)定時(shí)器，它用來(lái)控制兩個(gè)PWM輸出的周期。

2）GPTW2設(shè)置為sawtooth-wave one-shot pulse mode，波形的占空比和死區(qū)時(shí)間（死區(qū)時(shí)間僅在GPTW需要輸出一對(duì)互補(bǔ)PWM時(shí)才需要，在這個(gè)例子里不用考慮）由GPTW2的比較寄存器（比如GTCCRC和GTCCRD）來(lái)決定，這個(gè)定時(shí)器的周期設(shè)置值遠(yuǎn)大于GPTW1的周期值，同時(shí)設(shè)置GPTW2可以被外部清零啟動(dòng)信號(hào)觸發(fā)，觸發(fā)信號(hào)為GPTW1的周期溢出信號(hào)。

3）GPTW3設(shè)置為sawtooth-wave one-shot pulse mode，波形的占空比和死區(qū)時(shí)間（死區(qū)時(shí)間僅在GPTW需要輸出一對(duì)互補(bǔ)PWM時(shí)才需要，在這個(gè)例子里不用考慮）由GPTW3的比較寄存器（比如GTCCRC和GTCCRD）來(lái)決定，這個(gè)定時(shí)器的周期設(shè)置值遠(yuǎn)大于GPTW1的周期值，同時(shí)設(shè)置GPTW3可以被外部清零啟動(dòng)信號(hào)觸發(fā)，觸發(fā)信號(hào)為GPTW1的比較相等信號(hào)。

GPTW的工作過(guò)程如上圖所示

在標(biāo)簽1處，GPTW2會(huì)被GPTW1的溢出信號(hào)清零啟動(dòng)，所以兩個(gè)標(biāo)簽1之間的時(shí)間就為GPTW2周期時(shí)間。在標(biāo)簽2處，GPTW3會(huì)被GPTW1的比較相等信號(hào)清零啟動(dòng)，所以上圖兩個(gè)標(biāo)簽2之間的時(shí)間就是GPTW2的周期時(shí)間。當(dāng)GPTW1的周期和GTCCRA的值不變時(shí)，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(gè)PWM的相位差。

所以在調(diào)整GPTW2和GPTW3的周期時(shí)只用調(diào)整GPTW1的GPTR寄存器即可。調(diào)整相位差時(shí)，調(diào)整GPTW1的GTCCRA寄存器即可。而GPTW2和GPTW3自身的占空比可以通過(guò)調(diào)整自己比較寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)這種方式就很容易輸出滿足要求的PWM波。

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