脈寬調(diào)制采用MAXQ2000定時(shí)器2型

本應(yīng)用筆記介紹如何在MAXQ2微控制器上使用定時(shí)器2000型產(chǎn)生脈寬調(diào)制（PWM）波形。它還討論了使用定時(shí)器類型 2 生成 PWM 時(shí)應(yīng)考慮的問題。

介紹

脈寬調(diào)制（PWM）是一種信號(hào)占空比傳達(dá)意義的技術(shù)。具體來說，時(shí)鐘信號(hào)處于邏輯高電平與邏輯低電平的時(shí)間量告訴信號(hào)的接收器做某事。PWM通常用于控制風(fēng)扇速度以及直流和伺服電機(jī)。通過風(fēng)扇速度控制，脈沖的高時(shí)間越長(zhǎng)，風(fēng)扇運(yùn)行得越快。將PWM與一些外部電路結(jié)合使用，甚至可以通過將已知時(shí)間常數(shù)的RC電路充電特定時(shí)間長(zhǎng)度來實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）。增加比較器電路可以創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。您甚至可以為電池充電，這需要不同的外部電路和更高級(jí)的更改。本應(yīng)用筆記說明如何使用MAXQ2微控制器上的定時(shí)器2000型來產(chǎn)生和控制PWM。

MAXQ2000和定時(shí)器類型2

MAXQ2000為低功耗、高性能RISC LCD微控制器，具有多種外設(shè)和特性，包括16個(gè)2位定時(shí)器。這些 Type 8 定時(shí)器提供許多功能：16/2 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、自動(dòng)重新加載、外部脈沖計(jì)數(shù)、捕獲和比較。2000類定時(shí)器還為MAXQ2000提供PWM功能。

PWM 信號(hào)生成

MAXQ2000的定時(shí)器類型2利用比較自動(dòng)重載產(chǎn)生PWM信號(hào)。每次定時(shí)器溢出或具有比較值匹配時(shí)，它都會(huì)切換輸出引腳 T2P 和 T2PB 的邏輯狀態(tài)。圖1顯示了基周期（1/fB） 對(duì)應(yīng)于計(jì)時(shí)器的溢出。計(jì)時(shí)器和重新加載寄存器應(yīng)設(shè)置為一個(gè)值，該值將溢出并每 1/ 重新加載一次fB秒。使用公式 1 確定此值：

其中 T2R16是計(jì)時(shí)器類型 2 的初始值以及重新加載值。系統(tǒng)Clk可以是實(shí)際系統(tǒng)時(shí)鐘，即16MHz，也可以是可選的32kHz時(shí)鐘。如果基本頻率，fB，明顯小于系統(tǒng)頻率，T2DIV可用于將輸入時(shí)鐘分頻到更合理的電平。

PWM波形的高電平時(shí)間，tH，對(duì)應(yīng)于計(jì)時(shí)器比較寄存器的匹配。比較寄存器應(yīng)設(shè)置為匹配的值tH每次重新加載后。為此，請(qǐng)使用公式 2。重要的是要記住tH必須小于基期。另請(qǐng)注意，比較輸出切換發(fā)生在匹配后的下一個(gè)計(jì)時(shí)器時(shí)鐘周期上，這解釋了以下等式中的 -1。如果高電平時(shí)間和基周期相同，則輸出波形在溢出時(shí)只會(huì)切換一次，從而導(dǎo)致半速波，從而導(dǎo)致問題。

在某些應(yīng)用中tH可以用百分比或占空比 （DC） 來描述。在這種情況下，使用以下公式3，其中50%的直流（一半高，一半低）表示為0.50。

圖1.脈寬調(diào)制波形。

考慮

一些PWM應(yīng)用需要改變波形的基本頻率或修改高電平時(shí)間。在進(jìn)行這些更改之前，使用 TR2 停止計(jì)時(shí)器非常重要。否則，PWM波形可能會(huì)反轉(zhuǎn)，因?yàn)槎〞r(shí)器會(huì)額外切換輸出時(shí)間。停止和重新啟動(dòng)定時(shí)器可確保波形一致。

某些硬件對(duì)如上所述停止和重新啟動(dòng)PWM波形而導(dǎo)致的PWM毛刺很敏感。如果需要無毛刺PWM，則在更新定時(shí)器寄存器時(shí)必須更加小心。一種方案使用溢出和比較標(biāo)志作為更新信號(hào)。設(shè)置比較標(biāo)志/中斷標(biāo)志后，更新重新加載寄存器。設(shè)置溢出標(biāo)志后，更新比較寄存器。此方案允許以可預(yù)測(cè)的方式進(jìn)行更改。請(qǐng)注意，此方案在邊界附近可能會(huì)出現(xiàn)問題。具體而言，如果計(jì)時(shí)器輸入是未分割的系統(tǒng)時(shí)鐘，則嘗試將比較寄存器更新為比重新加載多一個(gè)計(jì)數(shù)可能會(huì)導(dǎo)致意外行為。

由于輸出的切換行為，考慮引腳的初始狀態(tài)非常重要。輸出的初始狀態(tài)由T2POL控制;如果設(shè)置為 0，則反轉(zhuǎn)輸出信號(hào)。此行為可以在下面附錄中的雙 8 位計(jì)時(shí)器示例中看到。

MAXQ2000和定時(shí)器類型2支持專業(yè)應(yīng)用所需的許多選項(xiàng)。通過使用主輸出引腳作為門控輸入，可以在次級(jí)輸出引腳上對(duì)PWM信號(hào)進(jìn)行選通。這有效地停止了定時(shí)器滴答聲，并將停止PWM信號(hào)。其他專用模式包括單次和門控單次。

定時(shí)器類型 2 還支持在三種 8 位模式下生成 PWM 信號(hào)。這些模式允許在不需要 16 位定時(shí)器的更高精度時(shí)將定時(shí)器用于多個(gè)任務(wù)。雙 8 位模式允許定時(shí)器生成兩個(gè)獨(dú)特的 PWM 信號(hào)，而其他 8 位模式僅支持次級(jí)引腳 T2PB 上的 PWM 輸出。要在 8 位模式下配置計(jì)時(shí)器，請(qǐng)使用公式 1 和 2 重新加載和比較值，但用 256 代替 65536。

系統(tǒng)時(shí)鐘頻率會(huì)影響輸出波形的精度。例如，16MHz時(shí)鐘的分頻比8.14MHhz時(shí)鐘的分頻頻率要均勻得多。許多快速計(jì)時(shí)器時(shí)鐘周期比兩個(gè)大的慢計(jì)時(shí)器刻度具有更高的準(zhǔn)確性。因此，7456 位定時(shí)器比 16 位定時(shí)器更準(zhǔn)確。

審核編輯：郭婷